近日,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自格莱斯顿研究所(Gladstone Institutes)的科学家们通过研究鉴别出了能促进成体细胞分裂和增殖的关键基因;有些有机体具有显著再生组织的能力,如果鱼类和火蜥蜴遭受心脏损伤的话,其机体的细胞就会不断分裂,并且成功修复损伤的器官,试想一下如果我们也具有这种再生能力的话会是什么情况?

图片来源于网络

  在胚胎中,人类的心脏细胞能够分类并增殖,从而促进心脏生长和发育;但问题就是,刚出生后,机体的心肌细胞就会失去分裂的能力,而这与机体其它组织中的很多细胞是一样的,包括大脑、脊髓和胰腺等。研究者Deepak Srivastava博士解释道,由于很多成年细胞无法分裂,因此机体也无法替代失去的细胞,从而就会诱发疾病,如果我们能够发现一种新方法来使得这些细胞再度分裂,那么我们或许就有望实现一系列组织的再生能力。

  几十年来,科学家们一直都在努力尝试进行这一工作,但收效甚微;到目前为止,研究人员的这些尝试都是无效的,且都难以复制;这项最新研究中,研究人员或许有望实现这一终极目标,研究人员开发出了首个有效且稳定的方法来制造成体心肌细胞,当心脏病发作时这些心肌细胞能够分裂并且修复损伤的心脏组织(至少在动物模型中已经被证实)。在全球范围内超过2400万遭受心力衰竭的患者中,除了进行心脏移植治疗疾病晚期的病人外,对于其它患者几乎没有任何可供选择的治疗手段;而通过细胞分裂来制造新的心肌细胞(类似于火蜥蜴一样)或许就能够帮助数百万名患者修复损伤的心脏组织。

  解锁成体细胞繁殖的潜力

  这项研究中,研究人员Srivastava及其同事通过研究鉴别出了四个能控制细胞分裂周期的基因,他们发现,当结合后这些基因就会促进发育成熟的心肌细胞重新进入细胞周期,从而就会促进细胞分裂及快速增殖。研究者Tamer Mohamed说道,当同时增加这四个基因的功能时,成体细胞就会再度开始分裂并且再生心脏组织;我们还发现,当患者心力衰竭发生后,组合这些基因就能明显改善患者的心脏功能。

  随后研究人员在动物模型和由人类干细胞衍生的心肌细胞中检测了这种新技术,他们利用一种严格的技术追踪了是否这些成体细胞能够真的通过制造携带特殊颜色且方便被监测的分裂细胞来在心脏中进行分裂,结果表明,在四个基因的混合模式下,15%-20%的心肌细胞都能够进行分裂并保持活性。

  相比此前的研究结果(1%)而言,这种新技术或能增加细胞分裂的效率和可靠性,当然了,在人类器官中,基因应用应该进行严格地监控,因为过度或多余的细胞分裂常常会诱发肿瘤;后期研究中研究者将会简化这项技术,他们将会通过寻找多种方法来降低细胞分裂所需要的基因数量(同时还能保证细胞分裂的效率),结果发现,利用两种药物样的分子来移除其中两个基因就能够得出相同的研究结果。

  再生多种人类组织

  研究人员认为,这种新技术或能用来诱导其它类型的成体细胞再次分裂,而文章中他们所使用的四个基因并非心脏组织所特有的;最后研究者Srivastava表示,心脏细胞对于我们而言尤其具有挑战性,因为当个体出生后心肌细胞就会退出细胞周期循环,细胞的状态就会被锁定,这或许就能够解释为何人类不会患心脏肿瘤;如今研究人员开发出了一种能够促进这些“难缠”细胞再度分裂的新技术,未来这项技术或许还能用来“解锁”其它类型细胞分裂的潜能,包括神经细胞、胰腺细胞、耳朵中的毛细胞和视网膜细胞等。

  基于本文研究结果,研究人员希望未来能够通过更为深入的研究来开发出更加强大的再生技术,不仅能够治疗心力衰竭,还能治疗多种类型的人类疾病,包括大脑损伤、糖尿病、听力缺失和失明等;研究人员相信,未来终有一天人类机体组织的再生能力将超越火蜥蜴。


相关文章

农科院油料所:发现花生黄曲霉抗性关键候选基因

近日,中国农科院油料所花生花遗传育种创新团队有效破解了花生黄曲霉抗性机理,并发掘出了关键候选基因,为抗性育种提供了重要的理论指导,相关学术成果发表在国际期刊《前沿研究杂志》(JournalofAdva......

一种全新的酶可对抗寄生的基因组TE序列

科学家们发现了一种名为PUCH的酶,它对于阻止寄生DNA序列在我们基因组中的传播至关重要。这一发现可以让我们深入了解我们的身体如何识别和对抗内部威胁(如基因组寄生虫)和外部威胁(如病毒和细菌)。德国美......

研究鉴定出新的玉米抗粗缩病基因

华南农业大学生命科学学院教授王海洋团队联合中国农业科学院作物科学研究所等研究人员,通过图位克隆、转录组和代谢组等生物学手段,研究揭示了ZmDBF2-ZmGLK36-ZmJMT/ZmLOX8分子模块调控......

我国成功培育高耐草甘膦低残留玉米

草害是制约玉米高产稳产的关键要素之一,田间杂草与玉米争夺水、肥、光和空间,且易滋生病虫害,化学除草是玉米田首选的除草方式。草甘膦是世界第一大除草剂,其灭生性的特点在防治杂草的同时对玉米也会产生药害,培......

肥胖研究五大关键问题究竟如何?《科学》给出解释

北京时间9月1日晚10点,中国科学院外籍院士、中国科学院深圳先进技术研究院医药所能量代谢与生殖研究中心首席科学家JohnRogerSpeakman与丹麦哥本哈根大学公共卫生研究院的ThorkildSo......

基因组测序拯救鸮鹦鹉

为了保护极度濒危的新西兰鸮鹦鹉kakapo,几乎所有剩余个体的基因组都已被测序,这为其保护管理提供了重要信息。新西兰鸮鹦鹉kakapo(Strigopshabroptila)有几个特性。它是世界上最重......

“痴呆基因”甩不掉?或因赋予女性一大优势

大约1/5的人出生时携带至少一份APOE4基因变异,这使他们在年老时更容易患心脏病和阿尔茨海默病。这种变异如此普遍,给进化带来了一个谜:如果APOE4影响了人类健康,随着时间的推移,为何它没被清除出人......

深圳先进院等建立单细胞轨迹推断技术

7月31日,中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所胡政课题组与厦门大学数学科学学院周达课题组合作,在《自然-生物技术》(NatureBiotechnology)上,发表了题为PhyloVeloe......

研究发现提高鲜食玉米耐热性基因

近日,广东省科学院南繁种业研究所玉米种业室团队以甜玉米为研究对象,对甜玉米高温下的表型特征变化进行观察,发现了提高鲜食玉米耐热性基因。相关研究论文发表于InternationalJournalofMo......

研究解开水稻生殖隔离之谜

一般来说,水稻品种间亲缘关系越远,杂交优势越明显。据预测,如果籼稻和粳稻亚种间能育成超级杂交稻,可以比现有杂交水稻增产15%以上,因此,如何利用亚种间的超强优势一直受到育种家的关注。7月26日,中国工......