人类为何面对器官损伤如此无力?再生谜题待解

三门峡市农机农垦发展中心

在再生能力方面,动物间存在显著的不同,这一特点持续吸引科研界的注意。以兔子和小鼠为例,它们在遭受相同伤害后,兔子的再生能力近乎完美,而小鼠则未能达到成功的再生效果。这一现象背后的成因究竟是什么?让我们共同探索其中隐藏的遗传秘密。

再生现象对比

在显微镜下观察时,研究人员发现,小鼠虽然能够生成新的软骨组织,但该组织的强度相对较弱;与兔子所具备的完全再生能力相比,这种差距显得尤为明显。在受伤的初期阶段,无论是兔子还是小鼠,其伤口区域都会产生所谓的“再生芽基”细胞群。在受伤大约10天之后,检测数据表明,小鼠的伤口细胞再生能力甚至超越了兔子,这一发现揭示了小鼠并非不渴望再生,它们同样激发了细胞活力,积极参与到损伤修复的过程中。

再生节点受阻

尽管小鼠细胞起初显示出极高的活跃度,但在再生阶段,关键步骤却遭遇了停滞。细胞从原本的积极修复状态转变为消极状态,就像原本勤劳的建筑工人突然放弃了手中的任务。这一现象揭示了,尽管小鼠有再生的意愿,但它们并未能成功完成再生过程,其再生机制中存在明显的问题。

关键细胞锁定

Science | 唤醒沉睡的“再生”开关:研究人员让小鼠断耳再生,我们离“金刚狼”还有多远?__Science | 唤醒沉睡的“再生”开关:研究人员让小鼠断耳再生,我们离“金刚狼”还有多远?

研究人员对成千上万的兔子和鼠类伤口组织细胞进行了细致分析,成功鉴定出一种名为“伤口诱导的成纤维细胞(WIFs)”的特定细胞类型。通过应用空间转录组学技术,他们观察到这些WIFs主要聚集在再生芽基的核心部位。在深入运用算法进行探究的过程中,研究人员观察到,兔子的WIFs在“发育潜能”这一指标上超越了小鼠的WIFs,其表现出的特性与干细胞相似,年龄相对较轻,并且展现出更高的可塑性。

关键分子发现

通过对比兔子与小鼠伤口的基因表达谱,研究人员揭示了一种关键的信号分子,即“维甲酸”。在兔子耳朵受伤部位,Aldh1a2基因的表达量显著提升,且维持在高水平;相对地,在小鼠伤口中,该基因的表达几乎没有变化,处于极低水平。这一差异的根源可追溯至维甲酸合成过程中Aldh1a2环节的异常。

增强子作用

在兔子耳朵受损的情境中,AE1和AE5增强子迅速被激活,这一过程进一步促进了Aldh1a2基因合成维甲酸。研究团队采用了一种巧妙的技术,他们没有删除基因,而是对调控再生增强子的连接部分进行了剪切。之后,他们把兔子的AE1增强子引入到小鼠的基因组中,以此作为驱动小鼠Aldh1a2基因表达的机制。

实验成果证明

实验数据明确表明,进化过程中曾关闭的遗传机制得以重新激活。这一发现不仅阐明了动物再生能力的不同机制,同时也为再生医学研究提供了新的路径和方向。此突破性进展在人类再生医学治疗中的应用前景如何?敬请期待您的点赞、转发,并在评论区分享您的见解。

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