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斯坦福大学的研究人员致力于对扁虫进行基因改造,释放它们的再生能力

没有人确切地知道扁虫是如何用最细小的条子来重建它们的整个身体的。现在,生物工程师和材料科学家正在建造新的工具来研究蠕虫惊人的再生能力。

如果你愿意的话,可以把它切成100片,而这种几毫米长的扁虫并不会特别在意。每一片都能重新长出一条新的蠕虫。但它们是如何做到这一点的,以及科学家们能从如何再生我们自己的身体中了解到什么,仍然是个谜,因为迄今为止,最有价值的研究工具之一——基因编辑——在这些动物身上还没有起作用。

Flatworm under microscope

斯坦福大学的生物工程师和材料科学家正在努力编辑微小扁虫的基因,就像这只在显微镜下看到的一样。(图片来源:Sinhya / Getty Images)

障碍在于让planarian细胞获得新的基因。作为一种可能的解决方案,斯坦福大学研究生尼尔森·霍尔(Nelson Hall)已经转向工程师尼古拉斯·迈洛什(Nicholas Melosh)实验室开发的玻璃状吸管,以传递遗传物质。它似乎在起作用。

霍尔的顾问之一、生物工程学助理教授王波(Bo Wang)说,霍尔的目标现在似乎触手可及,这已经是一个成就。“我告诉尼尔森这行不通,”王说。

在斯坦福大学生物x种子基金的资助下,霍尔和他的合作者正在努力优化这项技术。如果成功的话,它将为研究planarian生物学,特别是生物体如何再生大脑,提供大量的机会。最终,科学家们的研究成果可以帮助人类大脑从中风或创伤性脑损伤等损伤中恢复。

霍尔是在互联网上搜索转移遗传物质的新方法时偶然发现米洛什的作品的。他发现的纳米吸管是微小的玻璃状突起,利用电流在细胞膜上戳出同样小的洞来运送货物。霍尔想,也许他可以用纳米吸管来获得对planarian细胞进行基因改造所需的物质。

还有一个额外的好处。互联网搜索可能已经搜索了整个世界,但最好的想法来自离霍尔工作地点只有几栋楼之遥的一个实验室。霍尔·科尔德打电话给材料科学与工程教授迈洛什,请求帮助。当时,迈洛什已经在将一些分子注入人类和老鼠细胞中,这些细胞很难工作。

不久之后,霍尔和梅洛什实验室的科学家塞尔吉奥·利奥尔蒂斯(Sergio Leal-Ortiz)将纳米吸管应用到霍尔的planarian问题上。在那之后不久,他们成功地获得了成虫干细胞中的遗传物质。尽管在一些planarian细胞类型上还有改进的空间,霍尔说,在其他领域的成功表明,通过处理纳米吸管的大小、数量和电性能,他们应该能够使这项技术在各种情况下都可行。霍尔说:“我们有信心可以做很多优化。

王也很乐观。他说:“能够对蠕虫进行基因控制将是一个巨大的进步。”“一旦开放,你可以做很多事情。“例如,研究人员可以研究planarian生物学的其他方面,或者应用类似的方法来打开其他生物体的基因研究之门。

“跨越学科的边界是如此重要,”他说。“没有新技术,我们就会停滞不前。”

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安德鲁·费尔(Andrew Fire)是乔治·d·史密斯(George D. Smith)的分子和遗传医学教授,也是病理学和遗传学教授。火是Bio-X的一员,母体&儿童健康研究所和斯坦福癌症研究所。王是Bio-X和乌仔神经科学研究所的成员。梅洛什是Bio-X的一员,母亲&儿童健康研究所、Precourt能源研究所、斯坦福大学化学所和吴仔神经科学研究所。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.stanford.edu/2019/04/22/search-flatworms-regenerative-powers/