人类肢体再生的梦想就靠涡虫了

来源:新浪科技发布时间:2018-06-21

科学家在涡虫体内发现了一种干细胞,可让扁虫重新长出头部、大脑或其它身体组织。

人类肢体再生的梦想就靠涡虫了

科学家近日取得了一项重要突破,也许将帮助人类实现肢体再生的梦想。科学家在涡虫体内发现了一种干细胞,可让扁虫重新长出头部、大脑或其它身体组织。这一发现对人类而言意义重大。再生医学致力于实现皮肤细胞、甚至整个器官的再生,可用于治疗多种疾病,如先天缺陷、失明、糖尿病、心脏病和癌症等。

美国密苏里州堪萨斯城斯托瓦斯医学研究所的一支专家团队采用新型“流动细胞术”对快速流动的血液中的细胞进行扫描,结果发现了这种能够实现整个器官再生的特殊干细胞,并在其开展再生行为前、提前将其从涡虫体内分离出来。涡虫常见于池塘和湖泊中。一些科学家认为,这种常见生物或将成为人类实现永生的关键。

这种干细胞被命名为Nb2,是成体多功能干细胞的一种。人体内的这种“未分化”细胞可发育为多种器官与组织。该研究的高级作者、霍华德·休斯医学研究所的分子生物学家亚力山卓·桑切斯·阿尔瓦拉多教授指出:“这是我们首次对成体多功能干细胞开展前瞻性分离。”

“我们的研究结果说明,这种神奇的细胞不再是一个抽象概念,而是真实存在。它能够使动物重获再生能力。并且我们成功实现了该细胞的活体提纯,并对其开展了详细研究。”

能发现这种细胞,还要归功于一种名叫piwi-1的蛋白质标记。更重要的是,这种蛋白质也存在于人体中。桑切斯·阿尔瓦拉多教授补充道:“我们在涡虫和人类体内都发现了这种蛋白质表达,说明其中隐藏着某些我们可以利用的机制。”

“我认为这些原则可广泛适用于任何依赖干细胞进行发育的生命体。这自然也包括全体人类。”就科学家所知,人类出生后、体内便不再含有多功能干细胞。而涡虫体内的多功能干细胞却能一直保留到涡虫发育成熟,然后变为所谓的“成体多功能干细胞”,又名“成体未分化细胞”。科学家认为,这些成体未分化细胞便是实现再生的关键。

科学家自19世纪末便开始了对成体未分化细胞的研究。但一直到近几十年,科学家才凭借先进的实验与分子技术发现,这种细胞其实有许多不同类别,其特性多种多样,基因表达规律也不尽相同。

桑切斯·阿尔瓦拉多教授解释道:“我们也许要向100条涡虫体内植入100中不同的细胞,才能找到唯一能够真正实现器官再生的多功能细胞。”“而光是要找到一种符合‘成体未分化细胞’定义的细胞,就需要开展大量工作。”“要想通过识别该细胞表达的基因、在分子层面上定义该细胞,就必须将其破坏、进行加工处理。但这样一来,细胞就必然会死亡,无法让我们在细胞再生过程中进行追踪。”

长时间以来,科学家一直用piwi-1蛋白作为区分成体未分化细胞和其它细胞的标志。因此该研究的共同作者曾安博士根据细胞是否表达出这种蛋白、对不同细胞进行区分。只有含较多piwi-1蛋白的细胞才符合成体未分化细胞的筛选标准。

桑切斯·阿尔瓦拉多教授指出:“我们此前从未对涡虫开展过此类基因表达与蛋白质含量同时进行的量化分析。”“若没有斯托瓦斯医学研究所的这些先进科学仪器,包括分子生物、流动细胞术、生物信息学和成像仪器等,我们便无法开展这样的分析。”

“许多研究人员一度认为,所有能表达出piwi-1蛋白的细胞都属于成体未分化细胞,与该标记物的含量无关。但我们的研究显示,标记物含量其实会关系到某种细胞是否属于成体未分化细胞。”

曾安对约8000个富含piwi-1蛋白的细胞进行了筛选,剔除掉最终会分化为肌肉或皮肤等组织的细胞,最后只剩下了两种可能具有多功能的细胞,分别命名为Nb1和Nb2。其中Nb2组可表达出tetraspanin蛋白。该蛋白位于细胞表层,有悠久的进化历史,但人们对它了解甚少。

接着,曾安制作了一种特殊抗体,将这种细胞从各种成体未分化细胞中提取出来。最后,他再将这个提纯后的细胞植入一只受到了致命辐射剂量照射的涡虫体内。结果,这些细胞不仅开始重新分化、救了这些涡虫一命。而且与用传统方法提纯的细胞相比,这些细胞还连续多分化了14次。

桑切斯·阿尔瓦拉多教授表示:“我们的研究使多功能干细胞的种类进一步丰富。在此基础上,许多从前无法进行的实验都可以得到开展。”

此前英国诺丁汉大学的研究人员在分析涡虫的重复再生能力后指出,涡虫能够实现永生。六年前,专家曾将一只涡虫切割成许多份,结果每部分都发育成了一只完整的新涡虫,最后共培育了出2万多只涡虫。研究人员认为,这有助于科学家寻找使人类延年益寿、青春永驻的新方法。

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