研究人員讓青蛙失去的腿重新長出來

對于數(shù)百萬因糖尿病和創(chuàng)傷等原因失去肢體的患者來說，通過自然再生恢復功能的可能性仍然遙不可及。腿和手臂的再生仍然是蠑螈和超級英雄的領地。

但在《科學進展》雜志上發(fā)表的一項研究中，塔夫茨大學和哈佛大學威斯研究所的科學家讓我們離再生醫(yī)學的目標更近了一步。

對于自然無法再生四肢的成年青蛙，研究人員能夠使用五種藥物混合物觸發(fā)失去的腿的再生，該混合物應用于硅膠可穿戴生物反應器圓頂，將長生不老藥密封在樹樁上僅 24 小時。這種短暫的治療啟動了為期 18 個月的再生期，以恢復功能性腿。

許多生物至少有部分肢體具有完全再生的能力，包括蠑螈、海星、螃蟹和蜥蜴。扁蟲甚至可以被切成小塊，每一塊都可以重建一個完整的有機體。人類能夠通過新組織的生長來閉合傷口，我們的肝臟具有非凡的、幾乎類似于扁蟲的能力，可以在損失 50% 后恢復到完整大小。

但是，人類或哺乳動物的任何自然再生過程都無法恢復失去一個大而結構復雜的肢體——一條手臂或一條腿。事實上，我們傾向于用無定形的疤痕組織覆蓋重大傷害，保護它免受進一步失血和感染，并防止進一步生長。

啟動再生

塔夫茨大學的研究人員通過將傷口封閉在硅膠帽中觸發(fā)了非洲爪蛙的再生過程，他們稱之為 BioDome，其中包含裝有五種藥物混合物的絲蛋白凝膠。

每種藥物都有不同的用途，包括抑制炎癥，抑制會導致疤痕的膠原蛋白的產(chǎn)生，以及促進神經(jīng)纖維、血管和肌肉的新生長。這種組合和生物反應器提供了一個局部環(huán)境和信號，使天平從關閉樹樁的自然趨勢轉(zhuǎn)向再生過程。

研究人員觀察到許多經(jīng)過處理的青蛙組織的顯著增長，重建了一條幾乎功能齊全的腿。新肢體的骨骼結構與自然肢體的骨骼結構相似，具有更豐富的內(nèi)部組織(包括神經(jīng)元)，并且從肢體末端長出幾個“腳趾”，盡管沒有下面的骨骼支撐。

再生的肢體移動并對刺激做出反應，例如來自堅硬纖維的觸摸，青蛙能夠利用它在水中游泳，就像普通青蛙一樣移動。

“很高興看到我們選擇的藥物有助于創(chuàng)造一個幾乎完整的肢體，”塔夫茨艾倫探索中心的研究附屬機構、該論文的第一作者 Nirosha Murugan 說。“它只需要短暫接觸藥物就可以啟動長達數(shù)月的再生過程，這表明青蛙和其他動物可能具有休眠的再生能力，可以觸發(fā)行動。”

研究人員探索了短暫干預可能導致長期增長的機制。在治療后的最初幾天內(nèi)，他們檢測到已知分子途徑的激活，這些途徑通常用于發(fā)育中的胚胎以幫助身體形成。

這些途徑的激活可以讓肢體本身處理生長和組織組織的負擔，類似于它在胚胎中的發(fā)生方式，而不需要在肢體生長所需的數(shù)月內(nèi)進行持續(xù)的治療干預。

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