渦蟲 神奇的再生研究模型
你是否想過,有一天,人類因?yàn)橐馔鈧Χ獾綋p傷的身體能夠長出新的組織?你是否渴望,自己的肌體能夠永葆青春?其實(shí),實(shí)現(xiàn)再生和長壽并不是夢想,因?yàn)樽匀唤缫呀?jīng)將這些超凡的能力賦予了一個(gè)獨(dú)特的物種——渦蟲。
渦蟲是一種令科學(xué)家驚奇的動(dòng)物,這種廣泛生活在潔凈水質(zhì)的池塘和溪流中的生物具有近于無限的再生能力:即便將一條不到兩厘米的渦蟲切成200多塊,切下的每一塊都能再生出任何缺失的組織,最終長成一條完整的渦蟲。
不僅如此,渦蟲的再生過程也非常迅速,它能在一周內(nèi)重新長出切割掉的肌肉、皮膚、腸道、生殖系統(tǒng),甚至整個(gè)大腦。而在未受到損傷的情況下,它能一直保持自己身體健康而不會(huì)衰老或者死亡。兩個(gè)世紀(jì)前,科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了渦蟲這種強(qiáng)大的再生能力,但對它的研究直到最近才得以進(jìn)行。
物種間最基本的生物學(xué)過程都是高度相似的,因此在實(shí)驗(yàn)室里,模式生物通常代替人類接受疾病機(jī)理、藥物篩選等系列實(shí)驗(yàn)和研究。正是得益于對不同生物的研究,才使得人類在生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域不斷取得新的突破。例如,孟德爾運(yùn)用豌豆雜交實(shí)驗(yàn)確立了遺傳學(xué)的基本規(guī)律;摩爾根利用果蠅創(chuàng)立了基因理論;而小鼠模型則被廣泛地運(yùn)用在重現(xiàn)和解析人類疾病上。而如今,科學(xué)家們則迫切地希望通過分析渦蟲修復(fù)衰老的或者受損的組織和細(xì)胞的能力,來幫助理解再生和長壽的奧秘。
“渦蟲再生的秘密在于它體內(nèi)存在一群豐富的干細(xì)胞,它們能夠通過不斷的自我復(fù)制,產(chǎn)生與自己類似的細(xì)胞,并且在需要的時(shí)候能變成其他任何類型的細(xì)胞。”多年從事渦蟲研究的中科院上海生命科學(xué)研究院/上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院健康科學(xué)研究所荊清研究員解釋說。
其實(shí)對于干細(xì)胞我們并不陌生,因?yàn)槿梭w內(nèi)大部分器官或組織中都有它們的身影。正是因?yàn)檫@些細(xì)胞,人體內(nèi)衰老或損傷的細(xì)胞每天才得以更新和替換。例如,血液和皮膚系統(tǒng)的干細(xì)胞每天要產(chǎn)生數(shù)以百萬計(jì)的新的子代細(xì)胞,來維持肌體的需要。既然人體各個(gè)組織里也同樣存在干細(xì)胞,為什么不能像渦蟲一樣具備再生能力和永葆青春呢?
研究表明,渦蟲干細(xì)胞在損傷后早期的行為與人類等高等生物驚人地相似。但與能夠再生出幾乎所有器官和組織的渦蟲不同的是,人類只有少數(shù)器官具有非常有限的修復(fù)能力,并且這種能力隨著年齡的增加而削弱。因此,了解損傷的細(xì)胞、組織及器官在正常情況下如何起始并調(diào)節(jié)再生,為研究人員尋找治療因意外傷害而導(dǎo)致的身體缺陷或者老年性疾病的方法提供了新的希望。而個(gè)頭小、繁殖快、易大規(guī)模繁殖培養(yǎng)的渦蟲提供了一個(gè)絕佳的生物模型用于研究再生和長壽在正常情況下是如何實(shí)現(xiàn)的。更為重要的是,渦蟲的基因有80%和人類同源,理解這些基因如何協(xié)作調(diào)控渦蟲再生,或許將有利于我們尋找人體器官再生、延緩衰老過程的方法??梢哉f,研究渦蟲的最終目標(biāo)是想通過操作人類身體內(nèi)源存在的干細(xì)胞來修復(fù)受傷或者衰老的組織,進(jìn)而促進(jìn)人類的健康,這樣可能比外部注射干細(xì)胞要更安全、更有效。
目前,擁有數(shù)萬條渦蟲的研究體系已經(jīng)在健康科學(xué)研究所建成,在對近千個(gè)渦蟲基因的研究中,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)近50個(gè)基因參與到再生過程中。通過自主設(shè)計(jì)的基因芯片和細(xì)胞標(biāo)記追蹤等手段,健康科學(xué)研究所的科學(xué)家們正在進(jìn)一步嘗試去發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)再生能力的關(guān)鍵基因和分子,并嘗試操縱高等生物中類似的基因來研究其是否同樣具有決定再生的能力。 |
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