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人类能再生一颗心脏吗?PNAS最新研究表明:答案是“可以”!

近日,在一项发表于PNAS的最新研究中,佛罗里达大学的研究人员发现,已知在人类和其他动物身上形成心肌细胞的基因,同样存在于海葵的肠道细胞中。但海葵可不是普通的海洋生物,它有着一项超凡的能力:若将其切成许多小块,每块都能再生成一个新的动物。

那么,为什么海葵可以再生,而人类心脏却不能呢?在分析这些“心脏基因”的功能时,研究人员发现了这些基因的互作方式,这可能有助于解释海葵的再生能力,佛罗里达大学生物学教授、Whitney海洋生物科学实验室主任Martindale谈道。

研究人员对星型海葵的基因进行了研究,图片来源:Whitney Lab for Marine Bioscience

他表示,这项研究结果表明,通过改变人类基因之间互作方式,可以促进我们治疗心脏疾病的能力,并促进再生治疗。

Martindale还谈道:“我们的研究表明,如果我们更多地了解基因是如何让心脏细胞相互交流,那么人类肌肉的再生是可能的。”

研究人员表示,在脊椎动物和苍蝇中,这些“心脏基因”之间产生了被称为“锁定环(lockdown loops)”的效应。这意味着,一旦这些基因被表达,他们就会相互告诉彼此,在动物细胞的一生中,要一直维持这一状态。换句话说,已经“锁定”基因的心脏组织则不能生长,这些细胞也不会再有其他功能

Martindale谈道:“这确保了心脏细胞总是保持这一状态,而不能成为任何其他类型的细胞。”

但在海葵的胚胎中,“锁定环”并不存在。Martindale 表示,这一发现揭示了一种机制,解释了为什么在海葵中表达“心脏基因”的肠道细胞,可以转化为其他类型的细胞,比如海葵中需要再生部位的细胞。

这项研究也支持了这样一种观点,即大多数动物中发现的肌肉细胞是由具有吸收和收缩特性双功能的肠道组织产生的。虽然,海葵的肠道组织可能看起来不像跳动的心脏,但它确实经历了缓慢、有节奏的收缩节律,就像人类的消化系统一样。

这项研究的作者认为,机体产生的第一个动物肌肉细胞可能是非常类似于心脏的。

Martindale还强调:“我们的想法是,这些基因已经存在了很长一段时间,而且出现在我们骨骼间的肌肉之前。”

他还谈道,通过进一步的研究,也许有一天,科学家们能够诱导肌肉细胞重新生成不同的新细胞,包括更多的心脏细胞

参考资料:

Antagonistic BMP–cWNT signaling in the cnidarian Nematostella vectensis reveals insight into the evolution of mesoderm.

Could humans ever regenerate a heart? A new study suggests the answer is 'yes'

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本文由 测序中国 作者:陈初夏 发表,转载请注明来源!

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