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新型生物反应器或让肢体再生

  • 来源:互联网
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  • 2018-12-26
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新型生物反应器或让肢体再生  目前,科学家最新设计一种生物反应器,可以通过“启动”身体组织来修复截肢部位,并在非洲爪蛙得以验证…

原标题:新型生物反应器或让肢体再生

  目前,科学家最新设计一种生物反应器,可以通过“启动”身体组织来修复截肢部位,并在非洲爪蛙得以验证。这项研究发表在近期的《细胞报告》上。

  研究报告合著作者、美国塔夫斯大学艾伦探索中心发育生物学家Michael Levin说:“通常情况下,成年爪蛙只能重新长出一根没有生物特征的细长软骨刺,我们的手术就是激活它们从未出现过的再生反应,从而形成更大、更具结构特征的附体。这种生物反应器装置引发非常复杂的肢体再生,是生物工程师无法直接微处理实现的。”

  科学家使用硅材料3D打印这种生物反应器,在里面填充水凝胶。他们在水凝胶中加入促进愈合和再生的蛋白质,然后加入黄体酮。黄体酮已被可以促进神经、血管和骨组织修复。

  研究人员将这些爪蛙分成了3组:实验组、控制组和对照组。在控制组和对照组中,当爪蛙被截肢后,立即对它们缝合了生物反应器。而在实验组爪蛙中,不仅缝合了生物反应器,还要物反应器将黄体酮到截肢部位。24小时之后,所有爪蛙都被移除了生物反应器。

  他们在9.5个月的时间里不同时间段,实验组爪蛙的生物反应器似乎引发了某种程度的肢体再生,但在其他两组中未观察到该现象。

  Michael Levin说:“生物反应器将对截肢伤口创建一个支持性,身体组织可以像胚胎阶段那样生长发育。非常短暂的生物反应器应用,载荷物质将引发几个月的组织和结构生长。”

  此外,不同于控制组和对比组,接受生物反应器治疗的实验组爪蛙的再生肢体更结实,骨骼更发达,神经和血管组织分布更广泛。通过分析水池中爪蛙的视频,他们注意到再生肢体爪蛙游动状况更接近正常未截肢爪蛙。

  RNA测序和组分析表明,生物反应器改变了截肢部位细胞中的基因表达。基因涉及氧化应激、血清素激活信号和白细胞活跃上调,而其他一些与信号相关的基因则下调。

  同时,研究人员还观察到,经过生物反应器处理过的爪蛙出现结疤和免疫反应下调,这表明身体添加黄体酮了身体对损伤的自然反应,从而有利于再生过程。

  据悉,莱文实验室将继续以脊髓再生和肿瘤重编程的生物电过程为目标。同时,他们希望在哺乳动物身体上复制这种生物反应器实验。之前研究表明,老鼠在适当条件下部分再生被截肢趾尖,但是老鼠在陆地生活期间再生能力出现停滞。

  Michael Levin说:“几乎所有具有再生能力的动物都是水栖,而一只老鼠失去一根脚趾,在四处爬行时会将脆弱的再生细胞磨损,因此不太可能经历显著的肢体再生。”

  未来研究团队将在生物反应器上添加传感器,用于远程监测和光发生刺激,希望改善损伤之后对细胞决策的控制。(杨艳)

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