研究人员成功再生了非洲爪蛙失去的腿

2022-08-18 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:591 /
内容摘要:
肢体再生是生物医学科学的前沿。生物如非洲爪蟾(非洲爪蟾)& # 8212;他们成年后有限的再生能力与人类相似& # 8212;是测试可以恢复形态和功能的干预措施的重要模型。在新的研究中,塔夫茨大学(Tufts University)的一组科学家展示了一只被截肢的非洲爪蟾后肢在暴露......

肢体再生是生物医学科学的前沿。生物如非洲爪蟾(非洲爪蟾)& # 8212;他们成年后有限的再生能力与人类相似& # 8212;是测试可以恢复形态和功能的干预措施的重要模型。在新的研究中,塔夫茨大学(Tufts University)的一组科学家展示了一只被截肢的非洲爪蟾后肢在暴露于由硅胶可穿戴生物反应器提供的五种药物鸡尾酒24小时后的长期(18个月)再生、显著的组织重新形成和功能恢复。

An African clawed frog (Xenopus laevis) swimming in a tank. Image credit: Celia Herrera-Rincon / Tufts University.一只在水池中游泳的非洲爪蟾。图片来源:西莉亚·埃雷拉-林孔/塔夫茨大学。

塔夫茨大学艾伦探索中心的研究员Nirosha Murugan博士和他的同事说:“许多生物至少有部分肢体完全再生的能力,包括蝾螈、海星、螃蟹和蜥蜴。”

"扁虫甚至可以被切割成小块,每一块都可以重建一个完整的有机体."

“人类能够用新的组织生长来愈合伤口,我们的肝脏具有非凡的、几乎像扁虫一样的能力,在损失50%后再生到完整的大小。”

“但是失去一个大而结构复杂的肢体& # 8212;一只胳膊或一条腿& # 8212;不能通过人类或哺乳动物的任何自然再生过程来恢复。”

“事实上,我们倾向于用无定形的疤痕组织覆盖主要损伤,保护它免于进一步失血和感染,并防止进一步生长。”

作者通过将伤口封闭在一个可穿戴的生物反应器(“BioDome”)中触发了非洲爪蟾的再生过程,该生物反应器包含注入了五种小分子化合物的丝蛋白。

每种化合物都有不同的用途,包括抑制炎症,抑制会导致疤痕的胶原蛋白的产生,以及促进神经纤维、血管和肌肉的新生长。

这种组合和生物反应器提供了一个局部环境和信号,使天平从封闭残肢的自然趋势向再生过程倾斜。

研究人员在许多接受治疗的青蛙身上观察到组织的显著生长,重新创造出几乎完全功能性的腿。

新的肢体具有与自然肢体的骨骼结构相似的骨骼结构,更丰富的内部组织(包括神经元),几个“脚趾”从肢体的末端生长出来,尽管没有底层骨骼的支持。

再生的肢体会移动,并对刺激做出反应,例如触摸硬纤维,青蛙能够利用它在水中游泳,就像普通青蛙一样移动。

Twenty-four-hour multidrug treatment delivered by bioreactor improves repatterning in regenerates. Image credit: Murugan et al., doi: 10.1126/sciadv.abj2164.生物反应器提供的24小时多药治疗改善了再生细胞的再图案化。图片鸣谢:Murugan等人,doi: 10.1126/sciadv.abj2164。

“令人兴奋的是,我们选择的药物有助于创造一个几乎完整的肢体,”穆鲁甘博士说。

“只需要短暂接触药物就能启动长达数月的再生过程,这一事实表明,青蛙或许还有其他动物可能具有休眠的再生能力,可以被激发起作用。”

科学家们探索了短期干预可能导致长期增长的机制。

在治疗后的头几天内,他们检测到了已知分子途径的激活,这些途径通常用于发育中的胚胎,以帮助身体成型。

这些途径的激活可以让肢体自身处理组织生长和组织的负担,类似于胚胎中的情况,而不是需要在生长肢体的几个月内进行持续的治疗干预。

塔夫茨大学艾伦探索中心主任迈克尔·莱文教授说:“我们下一步将测试这种疗法如何应用于哺乳动物。”。

“用生物穹顶下的液体环境覆盖开放的伤口,加上正确的药物混合物,可以提供必要的第一信号,启动再生过程。”

“这是一种专注于触发休眠的内在解剖模式程序的策略,而不是微观管理复杂的生长,因为成年动物仍然拥有制造身体结构所需的信息。”

该团队的工作发表在今天的《科学进展》杂志上。

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Nirosha J. Murugan等人2022。通过可穿戴式生物反应器进行急性多药给药促进成年非洲爪蟾的长期肢体再生和功能恢复。科学进展8(4);doi: 10.1126


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