照完镜子正衣冠 25-07-07 14:49
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#健闻登顶计划##再生医学# 我国科学家在国际科学权威期刊《科学》上发表论文揭示激活休眠基因可使组织再生!北京生命科学研究所主导的研究发现,激活单个休眠基因可使小鼠再生耳部组织。

部分脊椎动物如蝾螈和鱼类具备精确再生复杂组织结构的能力:断肢能重新生长,受损的心脏或眼睛可修复。蝾螈的组织修复能力尤为惊人,即便脊髓损伤导致神经运动连接断裂,也能恢复。

哺乳动物偶尔也展现再生能力:鹿的鹿角、山羊的角是活组织再生的典型;小鼠指尖缺失后可再生长;健康人类肝脏即便损失70%的组织,也能在数周内恢复至接近完整大小。但总体而言,哺乳动物似乎用“瘢痕形成”取代了古老的组织再生能力——这种权衡通过闭合伤口提升损伤后的即时存活率。

此前研究发现,特定品系的墨菲罗斯大型小鼠(Murphy Roths Large mice)能对2毫米的耳部穿孔实现无瘢痕再生:可修复软骨、真皮、表皮、毛囊甚至神经,还显示出一定的心脏损伤修复能力。兔子也具备耳部组织穿孔再生能力,这表明该能力可能源自共同祖先。

兔子和小鼠是约9000万年前从共同祖先分化而来的近缘物种,而人类灵长类祖先约在同一时期与该祖先分支。数百万年的独立进化使再生基因本身保持完整,但改变了其表达模式——多数啮齿类动物的祖先再生反应已熄灭,仅少数小鼠和兔子谱系仍保留该能力。

研究人员对具备再生能力的哺乳动物(兔子、山羊和非洲刺毛鼠)和非再生能力的小鼠、大鼠进行了比较基因组分析,分析了这些哺乳动物耳廓损伤后的修复过程,鉴定出伤口诱导成纤维细胞(组织再生的关键特化细胞)的基因活性差异。

研究对10只兔子和10只非再生实验室小鼠的再生结果进行评估,结果显示,小鼠虽能形成初始的“芽基样细胞簇”(显示再生潜力),但随后仅形成轻微瘢痕,未实现组织再生。

基因分析揭示了小鼠和兔子模型的潜在差异:兔子在再生前会积累维甲酸,该物质由醛脱氢酶1家族成员A2(Aldh1a2)将视黄醛转化而来。小鼠虽也表达Aldh1a2酶,但其含量极低,不足以产生有效维甲酸。实验证实,单独补充维甲酸(而非其前体视黄醇)可完全恢复小鼠和大鼠的软骨及其他耳部结构再生;反之,抑制维甲酸合成则会阻碍兔子的再生能力,验证了其关键作用。

研究人员构建了携带兔子来源调控增强子AE1的转基因小鼠。插入这一单一遗传元件后,损伤诱导Aldh1a2表达增加,促使小鼠再生软骨和其他耳部结构。

不过,转基因小鼠的再生程度仍不及维甲酸灌注小鼠的完整耳部修复,这表明除初始损伤外,可能需要更多增强子和启动子的相互作用来持续再生过程。基因分析还发现,非再生物种中存在损伤后再生所需的调控元件,只是已失去活性。重新激活这一基因开关可诱导受损结构再生,而直接补充维甲酸甚至能绕过基因机制,效果更佳。

该研究结果有望推动再生医学领域的新探索——通过挖掘潜在的休眠再生机制,绕开瘢痕形成,实现受损毛发、皮肤、神经和软骨组织的再生修复。

发布于 北京