查看原文
其他

太神奇!真正的断肢再生术,一次处理可生长出功能性肢体!

学术经纬 学术经纬 2022-03-18

▎药明康德内容团队编辑  


对再生医学领域的科学家来说,找到一种能够帮助四肢再生的方法是他们的终极目标之一。找到四肢再生的奥秘,便能帮助因外伤以及糖尿病失去肢体的患者恢复功能性肢体。目前许多研究都在关注一些自带再生能力的动物,试图找到一些线索。

像蝾螈、海星和蜥蜴等动物就具备让部分肢体再生的能力,而扁虫则在被切成小块后甚至也能重建成一个完整的有机体,但人类在大面积受伤后更倾向于产生瘢痕组织来覆盖伤口,而不是重新生长出原本完整的组织。

▲一只漂浮在水面的爪蟾(图片来源:Wikipedia,CC BY-SA 4.0)

最近,塔夫茨大学和哈佛大学的联合团队利用一种组合药物,让无法再生四肢的成年非洲爪蟾长出了新的腿,人为地创造了一次再生奇迹,这也意味着我们离再生医学的终极目标又近了一步。

他们发表在《科学-进展》的新研究关注了一个非常特别的点,再生动物所处的环境往往是水生环境,这些动物失去肢体后,残端会聚集大量干细胞,受伤后的24小时内伤口就会被皮肤组织覆盖,保护组织重建工作。


而生活在陆地上的动物就不一样了,它们的伤口往往会暴露在空气中,甚至是与地面接触,这意味着瘢痕组织涌入后,愈合工作会难以开展。于是研究者想到了,人为地为断肢区域创造一个液体环境。

他们将这一新工具称作BioDome,Dome在英文中是穹顶的意思,而这个类似穹顶的硅胶帽能刚好扣在非洲爪蟾的断肢伤口处。帽子里面装有混合着5种小分子药物的丝蛋白凝胶,这些药物(BDNF、GH、 1,4-DPCA、RD5和 RA)已经在过往的研究中被证明对组织再生有很大作用,可以抑制炎症产生,抑制导致疤痕形成的胶原蛋白,促进神经纤维、血管以及肌肉的新生。

▲截肢手术第一天需要使用BioDome,之后可以让组织自行生长(图片来源:参考资料[2])


有了一个持续不断刺激的微环境,爪蟾伤口处便能接收再生的信号,而不是形成一些软骨尖端。BioDome装置需要在截肢手术后佩戴24小时,之后便可以移除。对照组一共有两组,一组是没有戴上硅胶盖,另一组则没有添加5种小分子药物。

从长期观察来看,使用了完整BioDome的爪蟾断肢组织生长速度明显要更快,当然,这个生长周期是以月来计算的,实验组在第9个月的时候,就已经能明显看到爪蟾肢体的完整样貌了,而两个对照组基本都只会形成软骨尖端。

在更长的时间维度中,爪蟾的肢体会逐渐发育得更完整,大约18个月的时候,肢体外观已经与正常爪蟾非常相似。再生新肢体不仅具有天然肢体应有的骨骼结构,并且其中包括神经在内的组织也非常完整,唯一一点遗憾的是末端脚趾没有生长出骨骼。

▲只有完整地使用BioDome才能再生断肢(图片来源:参考资料[2])


这种全新再生的肢体具备完全的功能,可以自主移动并对外界刺激做出反应,研究者用纤维触碰时,爪蟾会收缩新肢体。更神奇的是,它们可以利用新肢体在水中游泳,动作和普通爪蟾一致。

BioDome带来的这种方法不仅让我们看到了一次再生奇迹,更重要的是,它仅仅只需要一次处理,便能让肢体在数个月内自行生长,“爪蟾其实也具备能够触发的肢体再生能力,而它只需短暂经过BioDome处理便能启动数个月的再生。”研究的第一作者Nirosha Murugan博士表示。

人类或许也具备这样的能力,只是我们需要找到合适的激活分子组合。研究团队下一步将在哺乳动物中进行测试,寻找更接近人类的再生秘籍。


参考资料:

[1] Researchers regrow frog's lost leg. Retrieved Jan 27th, 2022 from https://medicalxpress.com/news/2022-01-regrow-frog-lost-leg.html

[2]  Nirosha J. Murugan et al, Acute multidrug delivery via a wearable bioreactor facilitates long-term limb regeneration and functional recovery in adult Xenopus laevis, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abj2164.

本文来自药明康德内容微信团队,欢迎转发到朋友圈,谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求,请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求,请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。


免责声明:药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的,文中观点不代表药明康德立场,亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导,请前往正规医院就诊。



更多推荐





点个“在看”再走吧~

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存