一些动物再生组织的能力通常被认为是所有多细胞动物的古老特性。 然而,对蝾螈的基因分析现在表明,这种能力是最近才进化出来的。
红点蝾螈(Notophthalmus viridescens)可能体型微小而脆弱,但其组织工程技能远远超过最先进的生物技术实验室。 蝾螈可以再生失去的组织,包括心肌、中枢神经系统的一部分,甚至眼睛的晶状体。
医生们希望,这种技能依赖于一种基本的遗传程序,这种程序在所有动物(包括哺乳动物)中都是通用的——尽管通常以潜在形式存在——以便他们能够在再生医学中利用它。 例如,小鼠在心肌损伤后能够生成新的心肌细胞。
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德国巴特瑙海姆马克斯·普朗克心脏和肺研究所的托马斯·布劳恩及其同事对蝾螈的研究表明,情况可能并非如此简单。
到目前为止,像分析人类、小鼠和果蝇一样分析蝾螈的遗传物质的尝试一直受到蝾螈基因组巨大尺寸的阻碍,蝾螈基因组比我们自己的基因组大十倍。 因此,布劳恩和他的同事们着眼于基因表达时产生的 RNA——称为转录组——并使用三种分析技术来汇编他们的数据。
该团队编制了首个 N. viridescens 中表达的所有 RNA 转录本目录,研究了胚胎和幼虫的心脏、肢体和眼睛中的原始组织和再生组织。
研究人员发现了超过 120,000 个 RNA 转录本,其中他们估计有 15,000 个编码蛋白质。 其中,826 个是蝾螈特有的。 更重要的是,其中几个序列在再生组织中的表达水平与原始组织中的表达水平不同。 他们的结果发表在《Genome Biology》杂志上。
现代的还是祖先的?
伦敦大学学院的杰里米·布罗克斯说,这些发现为现有证据增加了新的内容,表明这种能力是最近才进化出来的。他的研究首次证明,蝾螈的再生组织表达的蛋白质在其他脊椎动物中找不到。
布罗克斯说:“我不再相信存在一个等待被重新唤醒的祖先程序。” “然而,我绝对相信,通过我们从蝾螈身上学到的经验,有可能诱导哺乳动物组织更大程度地再生。”
德国德累斯顿再生疗法中心的埃莉·田中说,但是说这种特性要么是祖先的,要么是最近的,可能太“非黑即白”了。 她说,真相可能介于两者之间。 “事实上,再生可能是祖先的特性,但蝾螈具有物种特异性的适应性,与其他脊椎动物相比,这使得它们具有如此惊人的再生能力。”
此外,田中补充说,科学家们最好在利用蝾螈(以及其他动物,如鱼类)的再生能力潜力方面寻找更多的灰色地带。 研究人员不应专注于截肢者可以重新长出整个肢体的壮观但可能不太可能发生的情况,而应专注于更可行的选择,例如改善疤痕和烧伤的愈合或提高器官再生的速度。