研究再生青蛙的腿弄丢了

对数以百万计的患者已失去了四肢的原因从糖尿病到创伤,恢复功能通过自然再生的可能性仍然遥不可及。再生的腿和手臂仍然是蝾螈的省和超级英雄。

但在《华尔街日报》发表的一项研究中科学的进步,塔夫斯大学和哈佛大学的科学家Wyss研究所带给我们再生医学的目标更近了一步。

成年青蛙,自然无法再生的四肢,研究人员能够引发再生失去腿使用five-drug鸡尾酒应用于硅胶密封的可穿戴式生物反应器圆顶灵丹妙药在树桩仅为24小时。短暂的运动治疗组18个月时期的再生恢复功能的腿。

许多生物的能力至少有一些肢体的完整再生,包括火蜥蜴,海星,螃蟹,和蜥蜴。扁虫甚至可以切成小块,每一块重建一个完整的器官。人类能够缩小与新组织生长,伤口和肝脏的,几乎flatworm-like再生能力的全尺寸后50%的损失。

但损失大,结构复杂肢体——胳膊或腿不能恢复任何人类再生的自然过程和哺乳动物。事实上,我们倾向于用一种无形的覆盖主要损伤疤痕组织的质量,保护它免受进一步失血和感染和防止进一步增长。

启动再生

塔夫斯大学的研究人员在非洲引发了再生过程封闭伤口抓青蛙的硅胶帽,他们称之为BioDome,包含丝蛋白凝胶含有five-drug鸡尾酒。

每种药物实现不同的目的,包括缓解炎症,抑制胶原蛋白的生产会导致疤痕,并鼓励新的神经纤维的生长,血管和肌肉。组合和生物反应器提供了当地环境和信号的距离自然倾向于关闭树桩,和对再生过程。

研究人员观察到显著增长的组织的许多治疗青蛙,几乎重新创建一个功能齐全的腿。新四肢骨骼结构扩展功能类似于自然四肢的骨骼结构,更丰富的补充内部组织(包括神经元),和几个“脚趾头”从肢体的结束,虽然没有潜在的骨骼的支持。

再生的肢体移动和回应刺激从僵硬的纤维,如触摸和青蛙能够利用它在水里游泳,很像一个正常的青蛙会移动。

“很高兴看到我们选择的药物是帮助创建一个几乎完整的肢体,“说Nirosha基于,艾伦发现研究附属中心塔夫茨和论文的第一作者。“事实上,它只需要短暂暴露于药物来启动一个长达数月的再生过程表明,青蛙和其他动物休眠再生能力,可以采取行动。”

研究人员探索简短干预的机制可能会导致长期增长。在最初几天治疗后,他们发现已知的分子途径的激活,通常用于胚胎发育帮助身体成形。

激活这些途径可以让增长的组织和组织的负担由肢体本身,类似于它如何发生在胚胎,而不是需要持续治疗干预的许多个月需要成长。

BioDome是如何工作的

动物自然再生主要生活在水生环境的能力。第一阶段的增长失去肢体的形成后大量的干细胞的树桩称为芽基,用于逐步重建失去了身体的一部分。伤口正在迅速被皮肤细胞后第一个24小时内损伤,保护重建组织。

“哺乳动物和其他再生动物通常会伤害暴露在空气中或与地面接触,他们可以持续数天到数周关闭疤痕组织,”大卫·卡普兰说,斯特恩的家人塔夫茨大学的工程学教授、该研究的作者之一。“使用BioDome帽在第一个24小时帮助模仿amniotic-like环境,加上正确的药物,使重建过程进行没有疤痕组织的干扰。”

青蛙和哺乳动物中的下一个步骤

塔夫茨团队此前的研究显示肢体增长很大程度上由单一药物引起的,孕酮,BioDome。然而,由此产生的肢体增长高峰,远非一般的越多,肢体功能在当前的研究中来实现。

five-drug鸡尾酒代表一个重要的里程碑的恢复功能齐全的青蛙四肢和建议进一步探索再生药物和生长因子组合可能导致肢体功能更加完整,与普通数字,带子,更详细的骨骼和肌肉功能。

“我们会测试这种治疗如何适用于哺乳动物,”该研究的通讯作者Michael Levin Vannevar Bush在艺术与科学学院生物学教授,在塔夫茨艾伦发现中心主任,副Wyss学院的教员。

“覆盖伤口BioDome下液体环境,正确的药物鸡尾酒,可以提供必要的第一信号设置再生过程中运动,”他说。“这是一个战略关注引发休眠,内在解剖模式程序,不能事无巨细复杂的增长,因为成年动物还让他们的身体结构所需的信息。”