关于人类的组织再生 水怪能教给我们什么?

索尔克生物研究所(Salk Institute for Biological studies)的研究人员进行了两项新研究，结果表明，与疯狂的科学家、超级恶棍科特·康纳斯博士(Curt Connors)在《超凡蜘蛛侠》(Spider-man)漫画和电影中扮演的角色相比，人类肢体或器官的再生要困难得多。

看过最近的电影《神奇蜘蛛侠》的人都知道，康纳斯博士给自己注射了一种由蜥蜴DNA制成的血清，成功地使他失去的右臂下半部分再生——也就是说，在这种配方将他变成类人爬行动物之前。

但是通过研究一种真正的蜥蜴类两栖动物，这种动物可以再生失去的肢体，索尔克的研究人员发现，仅仅激活启动再生过程的基因是不够的。事实上，第一步就是停止所谓的跳跃基因的活动。

在8月23日发表的研究开发、生长和分化,发育生物学在7月27日,研究人员表明,在墨西哥蝾螈,跳跃基因必须束缚或者移动细胞基因组的组织注定要成为一个新的肢体,并破坏再生的过程。

他们发现,两种蛋白质,piwi-like 1(PL1)和piwi-like 2(PL2)执行的工作渐渐平息跳跃基因在这个不成熟tadpole-like蝾螈,称为蝾螈——生物的名字意味着怪物,谁可以再生水从部分大脑的眼睛,脊髓和尾巴。

“我们的研究表明，在任何情况下，只要你想启动再生，跳跃基因都是一个问题，”该研究的资深作者托尼·亨特(Tony Hunter)说。他是索尔克研究所癌症中心(Salk Institute Cancer Center)分子和细胞生物学实验室的教授。

亨特说:“尽管这看起来已经很复杂了，但试图在人类身上再造肢体或身体部位似乎是一项无望的任务，尤其是因为我们甚至不知道人类是否具备再生所需的所有基因。”“因此，重要的是要了解在分子水平上脊椎动物的再生是如何工作的，这是可以再生的第一步。”我们所了解的可能最终会导致治疗人类疾病的新方法，比如伤口愈合和简单组织的再生。

包括来自全国其他大学的研究人员在内的研究小组，试图确定axolotl再生早期出现的转录指纹的特征。他们专门研究了芽基，这是一种在肢体残端形成的结构。

在那里，科学家们发现了一些基因的转录激活，通常只在生殖细胞中发现，这表明分化细胞的细胞重编程到生殖状态。

在发育、生长与分化研究中，由当时亨特实验室博士后研究员朱伟带领的研究团队，重点研究了其中一个基因，即长时间穿插的核苷酸元素-1 (LINE-1)逆转录子。

LINE-1元素是在脊椎动物进化早期出现的跳跃基因。它们是在两个阶段复制自己的DNA片段——首先通过转录从DNA复制到RNA，然后通过逆转录从RNA复制到DNA。这些DNA拷贝可以在新的位置插入细胞基因组。

几年前，索尔克研究所(Salk Institute)遗传学实验室的弗雷德·盖奇(Fred Gage)教授发现，LINE-1元素在神经元发育过程中会四处移动，可能会对单个神经元的身份进行编程。

亨特说:“这些副本中的大多数似乎是‘垃圾’DNA，因为它们是有缺陷的，而且再也不能跳跃了。”但是所有的哺乳动物，包括人类，仍然有活跃的LINE-1基因，而蝾螈的基因组是人类的10倍，包含更多。

活跃的LINE-1反转座子可以持续跳跃，这在发育中的芽基中是正确的，LINE-1的跳跃被戏剧性地激活了。但在《发育生物学》(Developmental Biology)杂志上发表的一项研究中，研究人员发现，PL1和PL2会切断重复元素(如LINE-1)的转录。“我们的想法是，在生殖细胞的发育过程中，你肯定不希望这些东西到处乱窜，”亨特说。“这些跳跃基因的激活会导致有害的基因组重排，甚至破坏再生过程。”