研究人員讓青蛙失去的腿重新長出來

對于數(shù)百萬因糖尿病和創(chuàng)傷等原因失去肢體的患者來說，通過自然再生恢復(fù)功能的可能性仍然遙不可及。腿和手臂的再生仍然是蠑螈和超級英雄的領(lǐng)地。

但在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，塔夫茨大學(xué)和哈佛大學(xué)威斯研究所的科學(xué)家讓我們離再生醫(yī)學(xué)的目標(biāo)更近了一步。

對于自然無法再生四肢的成年青蛙，研究人員能夠使用五種藥物混合物觸發(fā)失去的腿的再生，該混合物應(yīng)用于硅膠可穿戴生物反應(yīng)器圓頂，將長生不老藥密封在樹樁上僅 24 小時(shí)。這種短暫的治療啟動(dòng)了為期 18 個(gè)月的再生期，以恢復(fù)功能性腿。

許多生物至少有部分肢體具有完全再生的能力，包括蠑螈、海星、螃蟹和蜥蜴。扁蟲甚至可以被切成小塊，每一塊都可以重建一個(gè)完整的有機(jī)體。人類能夠通過新組織的生長來閉合傷口，我們的肝臟具有非凡的、幾乎類似于扁蟲的能力，可以在損失 50% 后恢復(fù)到完整大小。

但是，人類或哺乳動(dòng)物的任何自然再生過程都無法恢復(fù)失去一個(gè)大而結(jié)構(gòu)復(fù)雜的肢體——一條手臂或一條腿。事實(shí)上，我們傾向于用無定形的疤痕組織覆蓋重大傷害，保護(hù)它免受進(jìn)一步失血和感染，并防止進(jìn)一步生長。

啟動(dòng)再生

塔夫茨大學(xué)的研究人員通過將傷口封閉在硅膠帽中觸發(fā)了非洲爪蛙的再生過程，他們稱之為 BioDome，其中包含裝有五種藥物混合物的絲蛋白凝膠。

每種藥物都有不同的用途，包括抑制炎癥，抑制會(huì)導(dǎo)致疤痕的膠原蛋白的產(chǎn)生，以及促進(jìn)神經(jīng)纖維、血管和肌肉的新生長。這種組合和生物反應(yīng)器提供了一個(gè)局部環(huán)境和信號，使天平從關(guān)閉樹樁的自然趨勢轉(zhuǎn)向再生過程。

研究人員觀察到許多經(jīng)過處理的青蛙組織的顯著增長，重建了一條幾乎功能齊全的腿。新肢體的骨骼結(jié)構(gòu)與自然肢體的骨骼結(jié)構(gòu)相似，具有更豐富的內(nèi)部組織(包括神經(jīng)元)，并且從肢體末端長出幾個(gè)“腳趾”，盡管沒有下面的骨骼支撐。

再生的肢體移動(dòng)并對刺激做出反應(yīng)，例如來自堅(jiān)硬纖維的觸摸，青蛙能夠利用它在水中游泳，就像普通青蛙一樣移動(dòng)。

“很高興看到我們選擇的藥物有助于創(chuàng)造一個(gè)幾乎完整的肢體，”塔夫茨艾倫探索中心的研究附屬機(jī)構(gòu)、該論文的第一作者 Nirosha Murugan 說。“它只需要短暫接觸藥物就可以啟動(dòng)長達(dá)數(shù)月的再生過程，這表明青蛙和其他動(dòng)物可能具有休眠的再生能力，可以觸發(fā)行動(dòng)。”

研究人員探索了短暫干預(yù)可能導(dǎo)致長期增長的機(jī)制。在治療后的最初幾天內(nèi)，他們檢測到已知分子途徑的激活，這些途徑通常用于發(fā)育中的胚胎以幫助身體形成。

這些途徑的激活可以讓肢體本身處理生長和組織組織的負(fù)擔(dān)，類似于它在胚胎中的發(fā)生方式，而不需要在肢體生長所需的數(shù)月內(nèi)進(jìn)行持續(xù)的治療干預(yù)。

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