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科學(xué)家發(fā)現加速成體組織的再生修復基因:“金剛狼”

2013-11-19 15:38 閱讀:2014 來(lái)源:生物360 責任編輯:陳敬業(yè)
[導讀] 近日,美國科學(xué)家發(fā)現,原本被設計為發(fā)展出腫瘤的幼年轉基因小鼠非但沒(méi)有患上癌癥,反而變得體型巨大、毛發(fā)深長(cháng),定期修剪的指甲也會(huì )很快重新長(cháng)出來(lái)。而這一切都只因為小鼠攜帶了一種名為 Lin28 的基因,該基因表達為蛋白質(zhì) Lin28a.

    科學(xué)家發(fā)現,一種基因可加速成體組織的再生修復。

    看過(guò)好萊塢電影《金剛狼》的人都會(huì )對主角這一角色印象深刻,這位變種人的兩只前臂可以伸出無(wú)比堅硬的利爪,并且擁有超強的自愈能力。現在,這種“超能力”被賦予了實(shí)驗鼠。
 


    近日,美國科學(xué)家發(fā)現,原本被設計為發(fā)展出腫瘤的幼年轉基因小鼠非但沒(méi)有患上癌癥,反而變得體型巨大、毛發(fā)深長(cháng),定期修剪的指甲也會(huì )很快重新長(cháng)出來(lái)。而這一切都只因為小鼠攜帶了一種名為 Lin28 的基因,該基因表達為蛋白質(zhì) Lin28a.
 


    Lin28a 通常只在發(fā)育的胚胎中產(chǎn)生,在成體中喪失活性,由于其與干細胞的功能以及癌癥有關(guān),因而頗受科學(xué)家的關(guān)注。發(fā)表在 11 月 7 日《細胞》(Cell)雜志上的這項最新研究表明,這種蛋白質(zhì)可以提高組織的修復能力——即使是在成體中。實(shí)驗中的轉基因小鼠終生都可以產(chǎn)生 Lin28a,它們的毛發(fā)以快于正常的速度在生長(cháng),耳朵上的刺傷也幾乎完全愈合了。

    “這個(gè)基因的微小變化能夠對一個(gè)復雜的組織再生產(chǎn)生深遠的影響,這令我們非常震驚。”研究報告的作者之一、得克薩斯大學(xué)西南醫學(xué)中心的細胞生物學(xué)家朱浩(音譯)說(shuō)。

    利用胚胎基因來(lái)重啟細胞,這在以前的研究中并不鮮見(jiàn)。該領(lǐng)域最重大的突破就是培育出誘導多能干細胞(iPS 細胞)——通過(guò)激活一組基因,得到的細胞能夠重返類(lèi)胚胎狀態(tài)。但這項最新研究顯示,這種去老化的改變不僅可以出現在培養細胞中,也能出現在機體已發(fā)育成熟的組織內。這說(shuō)明,老化的組織也有可能恢復年輕狀態(tài)。

    “你的身體知道自己處于哪個(gè)年齡,這種認知是通過(guò)基因來(lái)調節的。”朱浩說(shuō),“這一點(diǎn)有遺傳調節器來(lái)控制。我們無(wú)法知道所有的調節器,但我認為 Lin28a 就是其中之一。”

    不過(guò),并非所有經(jīng)研究人員用 Lin28a 測試過(guò)的組織都能獲得額外的愈合能力,比如心臟的再生能力就沒(méi)有得到提升。另外,一旦幼鼠進(jìn)入青年期,修剪過(guò)的指甲尖沒(méi)有再長(cháng)回來(lái),但其毛發(fā)以及耳朵的軟骨和結締組織仍在繼續加速再生。

    “有時(shí)候會(huì )行不通,這一點(diǎn)更有趣,因為它提出了一個(gè)問(wèn)題:為什么會(huì )這樣?”密歇根大學(xué)的丹尼爾·戈德曼說(shuō),他研究過(guò) Lin28a 在斑馬魚(yú)視網(wǎng)膜再生過(guò)程中的作用。他懷疑,有些組織,比如心臟,可能擁有抵抗進(jìn)入重啟模式的機制。

    尤其令人好奇的是, Lin28a 是如何重置一個(gè)細胞的生物年齡的?科學(xué)家們研究得最多的是這種蛋白質(zhì)對名為let-7的RNA分子的影響,let-7能夠限制細胞增殖、促進(jìn)成熟。但朱浩和他的同事發(fā)現, Lin28a 也會(huì )影響細胞的新陳代謝。

    研究報告的另一位作者、波士頓兒童醫院的細胞生物學(xué)家吳世昌(音譯)說(shuō),事實(shí)上,這種自愈效應涉及到新陳代謝,這才是最令人驚訝的結果。“大多數生物學(xué)家會(huì )覺(jué)得,需要一個(gè)特殊的因子來(lái)制造愈合的路徑,但代謝是每個(gè)細胞都具有的。”他說(shuō)。

    吳世昌同時(shí)表示,這種想法距離實(shí)際醫療應用還有很長(cháng)的路要走。大部分藥物瞄準的是細胞表面的酶或者受體,而 Lin28a 兩者 都不是,它是一種位于細胞核內的RNA結合蛋白,常規藥物很難以它作為標靶。此外, Lin28a 對細胞有多種影響,目前還不清楚應該以哪一種影響為著(zhù)力點(diǎn)。


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