Nature揭示再生研究重要發現
日期:2013-07-25 10:02:31
兔子無法做到再生,成年青蛙也做不到再生,而斑馬魚和蠑螈則可以,此外扁形蟲也是這門技能的真正掌控者。為什么一些動物能夠重新生長出失去的身體部分或是器官,而另一些則不可以,仍然是一個大的謎題。而能否激活通常無法再生物種的再生能力,對于我們而言則是更為有趣的一項挑戰。
現在來自馬克思普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所的研究人員,更進一步地了解了調控再生的因子。他們在扁形動物Dendrocoelum lacteum中發現了一個重要的分子開關,其決定了失去的頭部是否能夠再生。更為驚人的是:科學家們通過操控這一遺傳回路,完全恢復了這一動物的再生潛能。
該研究負責人是馬克思普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所的Jochen Rink。在他的實驗室里,Rink主要是對扁形動物真渦蟲(Schmidtea mediterranea)展開研究。眾所周知,真渦蟲具有極好的再生能力,因此是再生研究一種普遍的模式物種:“我們將真渦蟲切成200塊,每塊都會再生出新的真渦蟲,”Rink說。現在,Rink和同事們做了些改變,將另一種扁形動物Dendrocoelum lacteum帶到了實驗室。盡管它是真渦蟲的近親,這一物種卻無法用它的后半身再生出頭部。研究人員不禁質疑:“兩個近親之間有什么顯著的不同?”
與德國德累斯頓再生治療中心的研究人員展開合作,Rink研究小組在兩個物種的基因當中尋找答案,將焦點放在了稱之為Wnt的信號通路上。就像兩臺電腦之間的連接電纜一樣,信號通路在細胞間傳遞信號。研究人員采用RNAi抑制了Wnt信號通路的信號傳導蛋白,從而使得扁形蟲中的這一信號通路被切換到“關閉”狀態。結果,當切割Dendrocoelum lacteum時,研究人員發現它能夠到處生長出全功能的頭部,即便是切割的是極尾部。
重建出具有大腦、眼睛和所有神經連線的頭部顯然是非常復雜的事情。而研究表明,再生缺陷并非不可逆轉。Jochen Rink感到吃驚的是:“我們本以為我們必須要操控成百上千不同的開關來修復再生缺陷;現在我們了解到有時候只需要幾個節點或許就能夠做到。”當問及這一知識是否能夠很快應用到更為復雜的動物,例如說人類?他表示:“我們證實,通過在相關物種之間進行比較,我們可以了解為何一些動物能夠再生而另一些則不能的原因,這是重要的第一步。”
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