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據最新一期《科學進展》刊發的論文,美國塔夫茨大學和哈佛大學的科學家使用混合五種藥物的「雞尾酒療法」使成年青蛙重新長出缺失的腿,恢復了「幾乎全部功能」。科學家們接下來將在哺乳動物身上測試這項技術,他們希望向人類肢體再生的目標邁進。
缺少四肢的非洲爪蛙在藥物刺激下重新長出了四肢。
據報導,成年青蛙自然無法再生肢體,研究小組使用藥物觸發了腿部再生,這些藥物裝在附著於傷口上的矽膠可穿戴設備裡。在18個月中,這些青蛙的四肢恢復了「幾乎全部功能」,包括無骨的腳趾,它們用這些腳趾來幫助遊泳。
論文作者、塔夫茨大學艾倫發現中心的研究成員妮羅薩(NiroshaMurugan)表示,看到藥物有助於創造一個幾乎完整的肢體,這令人激動。只需要短暫地接觸這些藥物就能啟動一個長達數月的再生過程,這一事實表明,青蛙,也許還有其他動物可能有「休眠」的再生能力,可以被激發出來發揮作用。
據悉,研究小組在缺少四肢的非洲爪蛙(Xenopus laevis)身長進行「再生過程」實驗。
青蛙的傷口被封閉在一個被稱為BioDome的矽膠蓋子裡,裡面有一個加載了五種藥物混合的絲蛋白凝膠。
矽膠蓋子將溶液密封在殘肢上僅24小時,啟動了18個月的再生期,以恢復一條功能性的腿。
矽膠蓋子裡的「雞尾酒」密封在青蛙殘肢上僅24小時,啟動了18個月的再生期。
自然界中能夠再生的動物主要生活在水中,因此BioDome有助於模仿這種類似羊膜的環境,使肢體重建不受疤痕組織的干擾。
「雞尾酒」中的每一種藥物都實現了不同的目的,包括抑制炎症、抑制會導致疤痕的膠原蛋白的產生,以及刺激神經纖維、血管和肌肉的新生長。
新的肢體具有自然的肢體骨骼結構,有更豐富的內部組織(包括神經元)和幾個從肢體末端長出的「腳趾」,不過這些「腳趾」沒有底層骨骼的支持。
重新長出的肢體可以移動,並對觸摸等刺激作出反應,而且青蛙能夠利用它在水中遊泳,移動方式與正常的青蛙很相似。
研究小組表示,很多生物都具有至少部分肢體完全再生的能力,如蠑螈、海星、螃蟹和蜥蜴等,扁形蟲甚至可以被切成碎片,每一塊都能重建整個生物體。
人類有能力用新的組織生長來封閉傷口,我們的肝臟有一種非凡的、幾乎與扁形蟲相似的能力,在損失50%後能再生到全尺寸。
但是,在人類或哺乳動物中,失去一個大的和結構龐雜的肢體,如胳膊或腿,不能通過任何自然的再生過程來恢復。
相反,我們的身體用無特征的大量疤痕組織覆蓋重大傷害,保護它免受進一步的失血和感染,並防止進一步生長。
據報導,塔夫茨團隊以前的研究表明,使用BioDome的單一藥物黃體酮,能在很大程度上引發肢體生長。然而,由此產生的肢體生長為一個「刺突」,與目前研究中實現的更正常形狀的功能性肢體相差甚遠。
研究小組現在希望在轉向哺乳動物之前,重新培育出功能更完整的青蛙肢體,即具有正常的腳趾、蹼,以及更豐富的骨骼和肌肉特征。
文/南都記者 陳林