再生医学突破:动物 “超级再生能力” 启发人类治疗研究发表时间:2025-06-25 09:30 当人类遭遇脊髓损伤或肢体创伤时,修复能力极其有限。但自然界中存在一群"超级愈合者":记者指出得益于基因组学、蛋白质组学以及单细胞层面成像技术的进步,科研人员发现涡虫能再生几乎全部身体组织,蝾螈可以重建四肢和部分大脑,斑马鱼能修复断裂的脊髓,而绿安乐蜥(Anolis carolinensis)甚至可以再生完整的尾巴。来自位于洛杉矶南加州大学的干细胞生物学家,助理教授Albert Almanda表示目前大家正大力推动对具有超强自愈能力物种的研究,并试图尽快将这些研究成果转化为实际应用。记者报道在香港举办的国际干细胞研究学会议上,多个研究团队展示了他们的最新研究成果。 来自位于Missouri州St. Louis华盛顿大学研究组织再生和干细胞生物学的助理教授Mayssa Mokalled的团队在对斑马鱼的研究上取得了重要进展。研究发现,斑马鱼(Danio rerio)在脊髓严重受损后,仅需八周就能从瘫痪状态恢复到行动自如。她和同事们在斑马鱼体内识别出一类关键细胞,这类细胞与人类胎儿星形胶质细胞相似。通常情况下,星形胶质细胞在损伤部位周围形成保护屏障,同时也可能抑制神经元的修复。研究团队进一步寻找参与激活斑马鱼再生细胞的分子,并将这些分子引入人类星形胶质细胞, 研究结果显示这些改造过的细胞的外观和行为开始表现出类似斑马鱼细胞的行为特征。在初步研究中,小鼠实验显示,改造后的这些细胞不仅能更有效地形成保护屏障,还减少了损伤后的抑制反应。 与人类亲缘更近的绿安乐蜥成为另一研究焦点。报道称南加州大学助理教授Albert Almanda的研究团队将目光投向绿安乐蜥(Anolis carolinensis),绿安乐蜥是与人类亲缘关系最近,并与人类共享许多相同基因,且具有再生完整附肢的能力的动物。Albert Almanda教授表示他们认为由于绿安乐蜥在DNA层面上有很多相同的机制,因此更适用于人类生物学。在香港举办的国际干细胞研究学会议上,他强调蜥蜴体内的一类肌肉干细胞是尾巴再生的关键。这些细胞与小鼠和人类体内的肌肉干细胞类似,但不同之处是蜥蜴的细胞能够从零开始制造肌肉组织,小鼠和人类的同类细胞不具备这一能力。Albert教授希望希望通过深入研究,揭示蜥蜴细胞实现这一再生奇迹的机制,并将其应用于人类肌肉生长,用于治疗肌肉退行性疾病(如肌肉萎缩症,)、增强老年人肌肉力量(如老年肌无力)及促进伤口愈合(创伤修复)。 来自维也纳大学的干细胞生物学家,副教授Florian Raible团队则研究了海洋多毛类蠕虫—海洋沙蚕(Platynereis dumerilii,一种环节动物多毛虫的物种,被广泛用于实验室研究和系统发育研究)。这种蠕虫在年轻时具有惊人的再生能力,但随着年龄增长,由于激素变化,再生能力逐渐丧失,因此是研究 “再生能力兴衰” 的理想模型。Florian Raible教授团队发现,当切断蠕虫躯干后,伤口附近的部分细胞会转化为干细胞,并开始重建包括神经细胞在内的整个身体结构。值得注意的是,这一过程伴随着蠕虫体内类似 “山中因子”(Yamanaka factors)的分子表达。“山中因子” 常被科学家用于将成人细胞重编程为胚胎样状态,Florian教授指出,这一发现意味着人体组织可能存在干细胞重建的天然路径。 这些动物的研究成果已开始影响医学领域。科学家们正在开发模仿自然界再生过程的疗法。例如,受斑马鱼心脏再生启发的干细胞疗法正被探索用于修复人类心肌梗死后的心脏组织。同样,受钝口螈启发的组织工程技术正用于创建引导人类受损肢体组织再生的支架。 6月13日《自然》杂志报道过6月12日在香港的国际干细胞研究大会上研究人员发布了研究人员培育人类与动物的“嵌合体”,他们将人类细胞植入动物胚胎中使其生长,在猪胚胎中生长的微型人类心脏,存活了21天。这些创新虽与动物再生不直接相关,但反映了通过研究生物系统推动人类医学的广泛影响。通过将动物模型的发现与类器官开发等尖端技术结合,研究人员探索着个性化再生治疗。 尽管前景光明,将动物再生能力应用于人类仍面临重大挑战。人类生物学远比动物复杂,干细胞研究和跨物种器官生长的伦理问题也备受争议,在人类中复制这些过程需要克服免疫排斥和长期安全性等障碍。 此外,钝口螈等物种面临的环境威胁(如濒临灭绝)凸显了保护这些自然实验室的紧迫性。保育工作对于确保研究者能继续研究这些动物以解锁其秘密至关重要。 超级愈合动物的研究标志着再生医学的关键时刻。通过破解蠕虫、斑马鱼和钝口螈的再生机制,科学家们为开发使人类更有效愈合伤病的疗法奠定了基础。随着研究的推进,生物学家、临床医生和工程师之间的合作将是将这些发现转化为实际治疗的关键。 这项工作不仅展示了自然界的奇迹,还强调了跨学科科学在应对人类最紧迫医疗挑战方面的潜力。随着该领域的进步,这些研究为脊髓损伤、肌肉退化等疾病的治疗提供了新思路。通过解析动物再生的分子机制,科学家有望开发出激活人类细胞再生能力的方法,推动再生医学从实验室走向临床。 |