科學家發(fā)現(xiàn),一種基因可加速成體組織的再生修復。
看過好萊塢電影《金剛狼》的人都會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比堅硬的利爪,并且擁有超強的自愈能力。現(xiàn)在,這種“超能力”被賦予了實驗鼠。
近日,美國科學家發(fā)現(xiàn),原本被設計為發(fā)展出腫瘤的幼年轉(zhuǎn)基因小鼠非但沒有患上癌癥,反而變得體型巨大、毛發(fā)深長,定期修剪的指甲也會很快重新長出來。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,因而頗受科學家的關注。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。實驗中的轉(zhuǎn)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,耳朵上的刺傷也幾乎完全愈合了。
“這個基因的微小變化能夠?qū)σ粋€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、得克薩斯大學西南醫(yī)學中心的細胞生物學家朱浩(音譯)說。
利用胚胎基因來重啟細胞,這在以前的研究中并不鮮見。該領域最重大的突破就是培育出誘導多能干細胞(iPS 細胞)——通過激活一組基因,得到的細胞能夠重返類胚胎狀態(tài)。但這項最新研究顯示,這種去老化的改變不僅可以出現(xiàn)在培養(yǎng)細胞中,也能出現(xiàn)在機體已發(fā)育成熟的組織內(nèi)。這說明,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年齡,這種認知是通過基因來調(diào)節(jié)的。”朱浩說,“這一點有遺傳調(diào)節(jié)器來控制。我們無法知道所有的調(diào)節(jié)器,但我認為 Lin28a 就是其中之一。”
不過,并非所有經(jīng)研究人員用 Lin28a 測試過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有得到提升。另外,一旦幼鼠進入青年期,修剪過的指甲尖沒有再長回來,但其毛發(fā)以及耳朵的軟骨和結(jié)締組織仍在繼續(xù)加速再生。
“有時候會行不通,這一點更有趣,因為它提出了一個問題:為什么會這樣?”密歇根大學的丹尼爾·戈德曼說,他研究過 Lin28a 在斑馬魚視網(wǎng)膜再生過程中的作用。他懷疑,有些組織,比如心臟,可能擁有抵抗進入重啟模式的機制。
尤其令人好奇的是, Lin28a 是如何重置一個細胞的生物年齡的?科學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、促進成熟。但朱浩和他的同事發(fā)現(xiàn), Lin28a 也會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(yī)院的細胞生物學家吳世昌(音譯)說,事實上,這種自愈效應涉及到新陳代謝,這才是最令人驚訝的結(jié)果。“大多數(shù)生物學家會覺得,需要一個特殊的因子來制造愈合的路徑,但代謝是每個細胞都具有的。”他說。
吳世昌同時表示,這種想法距離實際醫(yī)療應用還有很長的路要走。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(nèi)的RNA結(jié)合蛋白,常規(guī)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力點。
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