人类在整个生命周期中,一直在更新血液成分、骨骼肌和皮肤。我们可以再生肝脏组织,修复不小心对骨骼、肌肉、手指尖和眼睛里面的角膜所造成的微小伤害。如果能够发现两栖动物、爬行动物和鱼类再生复杂身体部分的机理,将有可能为我们提供很多必要的信息,从而救治那些心脏、脊髓、眼睛或四肢受到严重伤害的人。
科学家现在已经发现了一些此类基因以及帮助斑马鱼恢复其尾鳍的细胞通信通道。
研究人员指出,再生因外伤或疾病所造成损伤的身体部分的能力,源自于那些可以扮演任何新角色的原初细胞。这通常可以对已经具有某项功能的细胞进行重组,或者激活固有的干细胞来实现。
发育生物学家都知道,一种被称为Wnt/Beta-catenin信号的特殊细胞通信方式,担负着将这些暂时还未发育的细胞调节成为胚胎细胞形式的使命。通过一系列的层叠信号,细胞等待着“帮助”它们何时开始形成胚胎的“口令”,这些“口令”,会告诉它们将变成何种类型以及必须复制出多少与自己同类型的细胞。类似的信号流,也会告诉成熟组织内的干细胞承担何种功能。一旦开始形成组织,还必须告诉它何时停止,以免生长过程变得无法控制。
2006年底,美国华盛顿州立大学的研究人员发表文章指出,通过实验室研究,他们发现了Wnt/Beta信号也促进了斑马鱼尾鳍的再生。而另一种细胞信号通道,是由一种截然不同的Wnt蛋白质Wnt5b激活的,它可以关闭由Wnt/Beta-catenin开启的基因,削弱细胞再生能力,并且抑制尾鳍再生。那些拥有突变Wnt5b蛋白的鱼,可以非常迅速地再生尾部。此外,还有一种相关蛋白质Wnt8的含量也很高,它在尾鳍再生的过程中,对增加细胞增殖起到了很重要的作用。研究人员表示,可以通过开启这些基因来增加再生的几率。
研究人员也强调,在斑马鱼尾鳍再生的过程中,Wnt/Beta-catenin信号是被激活的,并且它对于胚基起源细胞的形成和其后的增殖是必需的。胚基是一个块头很小的细胞结节,它可以指引再生的方式,其角色很像是管弦乐队里面的指挥。胚基通过指引细胞通信机制,帮助这些为数不多的细胞生长成为一个组织或者身体的一部分,对于斑马鱼来说,就是一个新的尾鳍。
对于人类来说,研究人员认为,极有可能是由于人体内处于最初水平的胚基是没有活力的,因此无法帮助人类重新长出手臂或者腿。
这项研究的一个重要意义就是首次识别了抑制再生功能的Wnt5b基因,这种基因完全有可能也抑制了哺乳动物和人类的再生功能的发挥,因此,如果科学家找到一种干扰Wnt5b基因功能的途径,就有可能找到促进再生功能的方法。目前,人们已经在人体内找到了负责开启和关闭生长和发育的基因,并且调节细胞通道的药物也已经存在,所以这项研究会直接关系到科学家们将来提高人类重生受损组织能力的尝试。
这对于很多由于某些伤害而生活在郁郁寡欢中的人们来说,难道不是一个喜讯么?
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