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科學家在渦蟲體發現神奇幹細胞 可幫人類肢體再生

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發表於 2018-6-22 14:19:11 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
來源: 新浪科技

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科學家近日取得了一項重要突破,也許將幫助人類實現肢體再生的夢想。 科學家在渦蟲體內發現了一種幹細胞,可讓扁蟲重新長出頭部、大腦或其它身體組織。這一發現對人類而言意義重大。

  新浪科技訊 北京時間6月21日消息,據國外媒體報道,科學家近日取得了一項重要突破,也許將幫助人類實現肢體再生的夢想。
  科學家在渦蟲體內發現了一種幹細胞,可讓扁蟲重新長出頭部、大腦或其它身體組織。這一發現對人類而言意義重大。再生醫學致力於實現皮膚細胞、甚至整個器官的再生,可用於治療多種疾病,如先天缺陷、失明、糖尿病、心臟病和癌症等。
  美國密蘇里州堪薩斯城斯托瓦斯醫學研究所的一支專家團隊採用新型“流動細胞術”對快速流動的血液中的細胞進行掃描,結果發現了這種能夠實現整個器官再生的特殊幹細胞,並在其開展再生行為前、提前將其從渦蟲體內分離出來。渦蟲常見於池塘和湖泊中。一些科學家認為,這種常見生物或將成為人類實現永生的關鍵。
  這種幹細胞被命名為Nb2,是成體多功能幹細胞的一種。人體內的這種“未分化”細胞可發育為多種器官與組織。

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這種幹細胞被命名為Nb2,是成體多功能幹細胞的一種。人體內的這種“未分化”細胞可發育為多種器官與組織。能發現這種細胞,還要歸功於一種名叫piwi-1的蛋白質標記。更重要的是,這種蛋白質也存在於人體中。

  該研究的高級作者、霍華德·休斯醫學研究所的分子生物學家亞力山卓·桑切斯·阿爾瓦拉多教授(Alejandro Sanchez Alvarado)指出:“這是我們首次對成體多功能幹細胞開展前瞻性分離。”
  “我們的研究結果說明,這種神奇的細胞不再是一個抽象概念,而是真實存在。它能夠使動物重獲再生能力。並且我們成功實現了該細胞的活體提純,並對其開展了詳細研究。”
  能發現這種細胞,還要歸功於一種名叫piwi-1的蛋白質標記。更重要的是,這種蛋白質也存在於人體中。
  桑切斯·阿爾瓦拉多教授補充道:“我們在渦蟲和人類體內都發現了這種蛋白質表達,說明其中隱藏着某些我們可以利用的機制。”
  “我認為這些原則可廣泛適用於任何依賴幹細胞進行發育的生命體。這自然也包括全體人類。”

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 所有生物都具備一定的再生能力,人類也不例外。但蚯蚓、海星等無脊椎動物的再生能力要發達得多。圖為研究人員在實驗中用到的部分渦蟲。

  就科學家所知,人類出生後、體內便不再含有多功能幹細胞。而渦蟲體內的多功能幹細胞卻能一直保留到渦蟲發育成熟,然後變為所謂的“成體多功能幹細胞”,又名“成體未分化細胞”(neoblasts)。科學家認為,這些成體未分化細胞便是實現再生的關鍵。
  科學家自19世紀末便開始了對成體未分化細胞的研究。但一直到近幾十年,科學家才憑借先進的實驗與分子技術發現,這種細胞其實有許多不同類別,其特性多種多樣,基因表達規律也不盡相同。
  桑切斯·阿爾瓦拉多教授解釋道:“我們也許要向100條渦蟲體內植入100中不同的細胞,才能找到唯一能夠真正實現器官再生的多功能細胞。”
  “而光是要找到一種符合‘成體未分化細胞’定義的細胞,就需要開展大量工作。”

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圖為一種名叫Polycelis felina的渦蟲。

  “要想通過識別該細胞表達的基因、在分子層面上定義該細胞,就必須將其破壞、進行加工處理。但這樣一來,細胞就必然會死亡,無法讓我們在細胞再生過程中進行追蹤。”
  長時間以來,科學家一直用piwi-1蛋白作為區分成體未分化細胞和其它細胞的標志。因此該研究的共同作者曾安博士根據細胞是否表達出這種蛋白、對不同細胞進行區分。只有含較多piwi-1蛋白的細胞才符合成體未分化細胞的篩選標准。
  桑切斯·阿爾瓦拉多教授指出:“我們此前從未對渦蟲開展過此類基因表達與蛋白質含量同時進行的量化分析。”
  “若沒有斯托瓦斯醫學研究所的這些先進科學儀器,包括分子生物、流動細胞術、生物信息學和成像儀器等,我們便無法開展這樣的分析。”
  “許多研究人員一度認為,所有能表達出piwi-1蛋白的細胞都屬於成體未分化細胞,與該標記物的含量無關。但我們的研究顯示,標記物含量其實會關繫到某種細胞是否屬於成體未分化細胞。”
  曾安對約8000個富含piwi-1蛋白的細胞進行了篩選,剔除掉最終會分化為肌肉或皮膚等組織的細胞,最後只剩下了兩種可能具有多功能的細胞,分別命名為Nb1和Nb2。其中Nb2組可表達出tetraspanin蛋白。該蛋白位於細胞表層,有悠久的進化歷史,但人們對它了解甚少。
  接着,曾安製作了一種特殊抗體,將這種細胞從各種成體未分化細胞中提取出來。最後,他再將這個提純後的細胞植入一隻受到了致命輻射劑量照射的渦蟲體內。結果,這些細胞不僅開始重新分化、救了這些渦蟲一命。而且與用傳統方法提純的細胞相比,這些細胞還連續多分化了14次。
  桑切斯·阿爾瓦拉多教授表示:“我們的研究使多功能幹細胞的種類進一步豐富。在此基礎上,許多從前無法進行的實驗都可以得到開展。”
  此前英國諾丁漢大學的研究人員在分析渦蟲的重復再生能力後指出,渦蟲能夠實現永生。
  六年前,專家曾將一隻渦蟲切割成許多份,結果每部分都發育成了一隻完整的新渦蟲,最後共培育了出2萬多隻渦蟲。研究人員認為,這有助於科學家尋找使人類延年益壽、青春永駐的新方法。



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