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      生物反應器裝置幫助青蛙再生腿部
      
			
      
				2019-03-09 11:12:23
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      一組科學家設(shè)計了一種裝置，通過在截肢部位“啟動”組織修復，可以在成年水生非洲爪蛙(非洲爪蟾)中誘導部分后肢再生。他們的研究結(jié)果于11月6日出現(xiàn)在Cell Reports雜志上，介紹了一種用于測試“電子療法”或細胞刺激療法的新模型。
      

      生物反應器裝置幫助青蛙再生腿部
      

      “最好的情況是，成年青蛙通常只會長出一條無特征的，薄的，軟骨的穗狀花序，”塔夫斯大學艾倫探索中心的發(fā)育生物學家，高級作者邁克爾萊文說。“我們的程序誘導了他們通常從未有過的再生反應，從而產(chǎn)生更大，更有條理的附屬物。生物反應器裝置觸發(fā)了非常復雜的下游結(jié)果，生物工程師無法直接進行微觀管理。”
      

      科學家們用硅片將生物反應器從硅片中打印出來，然后用水凝膠填充它 - 這是一種粘稠的聚合物球。他們將水凝膠與保濕絲蛋白結(jié)合，促進愈合和再生，然后加入黃體酮。黃體酮以其在準備妊娠子宮中的作用而聞名，但該激素也被證明可以促進神經(jīng)，血管和骨組織的修復。
      

      研究人員將青蛙分成三組：實驗，控制和假。對于實驗組和假手術(shù)組，他們在肢體截肢后立即將該裝置縫合在青蛙身上。在實驗組中，生物反應器將黃體酮釋放到截肢部位。在所有情況下，他們在24小時后移除了設(shè)備。
      

      當他們在9.5個月的不同時間點觀察實驗組青蛙時，他們注意到生物反應器似乎觸發(fā)了其他組中沒有觀察到的肢體再生程度。生物反應器處理取代了典型的尖峰狀結(jié)構(gòu)，導致槳狀結(jié)構(gòu)更接近完全形成的肢體而不是無輔助再生可能產(chǎn)生。
      

      “生物反應器裝置為傷口創(chuàng)造了一個支撐環(huán)境，組織可以像胚胎發(fā)育過程一樣生長，”萊文說。“生物反應器的簡短應用及其有效載荷引發(fā)了數(shù)月的組織生長和模式化。”
      

      Levin和他的團隊使用分子和組織學分析仔細研究了再生結(jié)構(gòu)。他們看到，與對照組和假手術(shù)組不同，生物反應器處理的青蛙的再生肢體更厚，骨骼更加發(fā)達，神經(jīng)支配和血管化。分析他們坦克中青蛙的視頻片段，他們還注意到青蛙可以游得更像無人的青蛙。
      

      RNA測序和轉(zhuǎn)錄組分析顯示，生物反應器改變了截肢部位細胞中發(fā)生的基因表達。參與氧化應激，5-羥色胺能信號傳導和白細胞活性的基因被上調(diào)，而一些其他信號相關(guān)基因被下調(diào)。
      

      研究人員還觀察到生物反應器處理的青蛙中的疤痕和免疫反應被下調(diào)，這表明添加的黃體酮以一種有利于再生過程的方式抑制了身體對損傷的自然反應。
      

      “在復制及其新發(fā)現(xiàn)的大腦功能中，黃體酮的作用是局部的或組織特異性的，”第一作者，塔夫茨大學萊文實驗室的神經(jīng)科學家Celia Herrera-Rincon說。“我們用這種方法展示的是，復制，大腦處理和再生可能比我們想象的更接近。也許它們共享一個共同的途徑和元素 - 迄今為止，尚未完全理解的生物電子代碼。”
      

      Levin的實驗室將繼續(xù)針對誘導脊髓再生和腫瘤重編程的生物電過程。他們還希望在哺乳動物中復制他們的生物反應器實驗。以前的研究表明，小鼠可以在適當?shù)臈l件下部分再生截肢指尖，但它們在陸地上的生命阻礙了這一過程。
      

      “幾乎所有好的再生器都是水生的，”萊文說。“你可以想象為什么這很重要：鼠標失去手指或手，然后將精致的再生細胞研磨成地板材料，當它四處走動時，不太可能經(jīng)歷明顯的肢體再生。”
      

      Levin計劃接下來在設(shè)備中添加傳感器以進行遠程監(jiān)測和光遺傳學刺激，他希望這將改善對受傷后細胞決策的控制。
      
			

			
        
      
			
      
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