许多蝾螈在受伤后具有重新长出自己的四肢和尾巴的非凡能力。他们如何能够做到这一点,而更复杂的哺乳动物,如人类,却不能?
“某些动物,如斑马鱼和蝾螈,能够再生身体部位,但在生命的进化树上,再生的情况要少得多,”爱德华·B·刘易斯生物学教授、加州理工学院贝克曼研究所所长玛丽安·布朗纳说。“虽然我们已经看到一些人类婴儿实际上可以再生他们的指尖,但这种能力不会持续到成年。我们想了解再生背后的分子过程。
通常,动物唯一长出肢体的时间是在胚胎发育期间,这导致研究人员推测指导发育和再生的过程是相似的。然而,加州理工学院布朗纳实验室和日本国立基础生物学研究所的Ken-ichi T. Suzuki实验室的一项新的合作研究表明,再生 不需要 正常发育所需的特定分子。
一篇描述这项研究的论文发表在3月5日的 《美国国家科学院院刊 》上。
在博士后学者Miyuki Suzuki的领导下,这项新研究使用蝾螈 Pleurodeles waltl(一种通常被称为伊比利亚肋状蝾螈的两栖动物)来检查分子FGF10(成纤维细胞生长因子10)。众所周知,FGF10在胚胎阶段在指导动物四肢的细胞发育方面发挥着重要作用。
成年后, Pleurodeles waltl 具有强大的再生能力。如果肢体被切断,无论切口的长度如何,动物都会重新长出适当的结构——骨骼、肌肉、神经等——就好像什么都没发生过一样。这种蝾螈甚至具有再生部分心脏的能力,使其成为研究再生过程如何工作的良好候选者。
在这项新研究中,Miyuki Suzuki创造了一个缺乏FGF10的蝾螈遗传系。如果没有这种分子,这些动物就会发展出有缺陷的后腿,这些后腿通常严重发育不良,手指缺失。然而,当这些后腿被截肢时,蝾螈能够重新长出完全成型的腿,这表明再生和发育可能受到不同过程的指导。
这篇论文的标题是“Fgf10 突变蝾螈在严重的发育缺陷下再生正常的后肢”。Miyuki Suzuki是该研究的第一作者。除了 Suzuki 和 Bronner 之外,合著者还有日本国立基础生物学研究所的 Akinori Okumura、Akane Chihara、Yuki Shibata、Machiko Teramoto、Kiyokazu Agata 和 Ken-ichi T. Suzuki;以及日本爱知学院大学的远藤哲也。资金由日本科学技术振兴机构、日本科学振兴会、人类前沿科学计划组织和美国国立卫生研究院提供。玛丽安·布朗纳(Marianne Bronner)是加州理工学院Tianqiao and Chrissy Chen神经科学研究所的附属教员。
新闻旨在传播有益信息,英文版原文来自https://www.caltech.edu/about/news/mutant-newts-can-regenerate-previously-defective-limbs