一些動物再生組織的能力通常被認為是所有多細胞動物的古老特性。 然而,對蠑螈的基因分析現在表明,這種能力是最近才進化出來的。
紅點蠑螈(Notophthalmus viridescens)可能體型微小而脆弱,但其組織工程技能遠遠超過最先進的生物技術實驗室。 蠑螈可以再生失去的組織,包括心肌、中樞神經系統的一部分,甚至眼睛的晶狀體。
醫生們希望,這種技能依賴於一種基本的遺傳程式,這種程式在所有動物(包括哺乳動物)中都是通用的——儘管通常以潛在形式存在——以便他們能夠在再生醫學中利用它。 例如,小鼠在心肌損傷後能夠生成新的心肌細胞。
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德國巴特瑙海姆馬克斯·普朗克心臟和肺研究所的托馬斯·布勞恩及其同事對蠑螈的研究表明,情況可能並非如此簡單。
到目前為止,像分析人類、小鼠和果蠅一樣分析蠑螈的遺傳物質的嘗試一直受到蠑螈基因組巨大尺寸的阻礙,蠑螈基因組比我們自己的基因組大十倍。 因此,布勞恩和他的同事們著眼於基因表達時產生的 RNA——稱為轉錄組——並使用三種分析技術來彙編他們的資料。
該團隊編制了首個 N. viridescens 中表達的所有 RNA 轉錄本目錄,研究了胚胎和幼蟲的心臟、肢體和眼睛中的原始組織和再生組織。
研究人員發現了超過 120,000 個 RNA 轉錄本,其中他們估計有 15,000 個編碼蛋白質。 其中,826 個是蠑螈特有的。 更重要的是,其中幾個序列在再生組織中的表達水平與原始組織中的表達水平不同。 他們的結果發表在《Genome Biology》雜誌上。
現代的還是祖先的?
倫敦大學學院的傑里米·布羅克斯說,這些發現為現有證據增加了新的內容,表明這種能力是最近才進化出來的。他的研究首次證明,蠑螈的再生組織表達的蛋白質在其他脊椎動物中找不到。
布羅克斯說:“我不再相信存在一個等待被重新喚醒的祖先程式。” “然而,我絕對相信,透過我們從蠑螈身上學到的經驗,有可能誘導哺乳動物組織更大程度地再生。”
德國德累斯頓再生療法中心的埃莉·田中說,但是說這種特性要麼是祖先的,要麼是最近的,可能太“非黑即白”了。 她說,真相可能介於兩者之間。 “事實上,再生可能是祖先的特性,但蠑螈具有物種特異性的適應性,與其他脊椎動物相比,這使得它們具有如此驚人的再生能力。”
此外,田中補充說,科學家們最好在利用蠑螈(以及其他動物,如魚類)的再生能力潛力方面尋找更多的灰色地帶。 研究人員不應專注於截肢者可以重新長出整個肢體的壯觀但可能不太可能發生的情況,而應專注於更可行的選擇,例如改善疤痕和燒傷的癒合或提高器官再生的速度。