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再生潜能的信号开关

在掌握再生技能方面,斑马鱼、蝾螈以及扁形虫都是个中好手。而人类则只能望洋兴叹。

为什么一些动物能够重新生长出失去的身体部分或是器官,而另一些则不可以?这仍然是一个大的谜题。而能否激活通常无法再生物种的再生能力,对于科学家们而言则是更为有趣的一项挑战。

现在,德国马克思普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics)的研究人员,在了解调控再生因子的道路上更近了一步。他们在扁形动物 Dendrocoelum lacteum 中发现了一个重要的分子开关,其决定了其失去头部后能否再生。更为惊人的是:科学家们通过操控这一遗传回路,完全恢复了这一动物的再生潜能。

在这项最新研究中,科学家主要是对扁形动物真涡虫(Schmidtea mediterranea)展开研究。众所周知,真涡虫具有极好的再生能力,因此是再生研究一种普遍的模式物种。

研究人员表示,如果将真涡虫切成 200 块,每块都会再生出新的真涡虫。此前刊登在《实验生物学》(Journal of Experimental Biology)杂志上的一项研究还发现,真涡虫被切除脑袋之后,不仅会重新长出脑袋,记忆也不会消失。

现在,这组研究人员做了些改变,将另一种扁形动物 Dendrocoelum lacteum 带到了实验室。尽管它是真涡虫的近亲,这一物种却无法用它的后半身再生出头部。研究人员不禁质疑:两个近亲之间有什么显著的不同医|学教育网搜集整理?

研究人员着手在两个物种的基因当中寻找答案,并将焦点放在了称之为 Wnt 的信号通路上。就像两台电脑之间的连接电缆一样,信号通路在细胞间传递信号。研究人员采用 RNAi 抑制了 Wnt 信号通路的信号传导蛋白,从而使得扁形虫中的这一信号通路被切换到“关闭”状态。结果,当切割 Dendrocoelum lacteum 时,研究人员发现它能够到处生长出全功能的头部,即便是切割的是极尾部。

重建出具有大脑、眼睛和所有神经连线的头部显然是非常复杂的事情。而研究表明,再生缺陷并非不可逆转。

研究人员表示,令人惊艳的是,此前设想必须要操控成百上千不同的开关来修复再生缺陷,而这项研究则发现只需要几个节点或许就能够做到。

当问及这一知识是否能够很快应用到更为复杂的动物,例如说人类?研究人员表示,通过在相关物种之间进行比较,可以了解为何一些动物能够再生而另一些则不能的原因,这是重要的第一步。

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