索爾克生物研究所(Salk Institute for Biological studies)的研究人員進(jìn)行了兩項(xiàng)新研究，結(jié)果表明，與瘋狂的科學(xué)家、超級(jí)惡棍科特·康納斯博士(Curt Connors)在《超凡蜘蛛俠》(Spider-man)漫畫(huà)和電影中扮演的角色相比，人類肢體或器官的再生要困難得多。

看過(guò)最近的電影《神奇蜘蛛俠》的人都知道，康納斯博士給自己注射了一種由蜥蜴DNA制成的血清，成功地使他失去的右臂下半部分再生——也就是說(shuō)，在這種配方將他變成類人爬行動(dòng)物之前。

但是通過(guò)研究一種真正的蜥蜴類兩棲動(dòng)物，這種動(dòng)物可以再生失去的肢體，索爾克的研究人員發(fā)現(xiàn)，僅僅激活啟動(dòng)再生過(guò)程的基因是不夠的。事實(shí)上，第一步就是停止所謂的跳躍基因的活動(dòng)。

在8月23日發(fā)表的研究開(kāi)發(fā)、生長(zhǎng)和分化,發(fā)育生物學(xué)在7月27日,研究人員表明,在墨西哥蠑螈,跳躍基因必須束縛或者移動(dòng)細(xì)胞基因組的組織注定要成為一個(gè)新的肢體,并破壞再生的過(guò)程。

他們發(fā)現(xiàn),兩種蛋白質(zhì),piwi-like 1(PL1)和piwi-like 2(PL2)執(zhí)行的工作漸漸平息跳躍基因在這個(gè)不成熟tadpole-like蠑螈,稱為蠑螈——生物的名字意味著怪物,誰(shuí)可以再生水從部分大腦的眼睛,脊髓和尾巴。

“我們的研究表明，在任何情況下，只要你想啟動(dòng)再生，跳躍基因都是一個(gè)問(wèn)題，”該研究的資深作者托尼·亨特(Tony Hunter)說(shuō)。他是索爾克研究所癌癥中心(Salk Institute Cancer Center)分子和細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的教授。

亨特說(shuō):“盡管這看起來(lái)已經(jīng)很復(fù)雜了，但試圖在人類身上再造肢體或身體部位似乎是一項(xiàng)無(wú)望的任務(wù)，尤其是因?yàn)槲覀兩踔敛恢廊祟愂欠窬邆湓偕璧乃谢颉?rdquo;“因此，重要的是要了解在分子水平上脊椎動(dòng)物的再生是如何工作的，這是可以再生的第一步。”我們所了解的可能最終會(huì)導(dǎo)致治療人類疾病的新方法，比如傷口愈合和簡(jiǎn)單組織的再生。

包括來(lái)自全國(guó)其他大學(xué)的研究人員在內(nèi)的研究小組，試圖確定axolotl再生早期出現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄指紋的特征。他們專門研究了芽基，這是一種在肢體殘端形成的結(jié)構(gòu)。

在那里，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一些基因的轉(zhuǎn)錄激活，通常只在生殖細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，這表明分化細(xì)胞的細(xì)胞重編程到生殖狀態(tài)。

在發(fā)育、生長(zhǎng)與分化研究中，由當(dāng)時(shí)亨特實(shí)驗(yàn)室博士后研究員朱偉帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，重點(diǎn)研究了其中一個(gè)基因，即長(zhǎng)時(shí)間穿插的核苷酸元素-1 (LINE-1)逆轉(zhuǎn)錄子。

LINE-1元素是在脊椎動(dòng)物進(jìn)化早期出現(xiàn)的跳躍基因。它們是在兩個(gè)階段復(fù)制自己的DNA片段——首先通過(guò)轉(zhuǎn)錄從DNA復(fù)制到RNA，然后通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄從RNA復(fù)制到DNA。這些DNA拷貝可以在新的位置插入細(xì)胞基因組。

幾年前，索爾克研究所(Salk Institute)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室的弗雷德·蓋奇(Fred Gage)教授發(fā)現(xiàn)，LINE-1元素在神經(jīng)元發(fā)育過(guò)程中會(huì)四處移動(dòng)，可能會(huì)對(duì)單個(gè)神經(jīng)元的身份進(jìn)行編程。

亨特說(shuō):“這些副本中的大多數(shù)似乎是‘垃圾’DNA，因?yàn)樗鼈兪怯腥毕莸?，而且再也不能跳躍了。”但是所有的哺乳動(dòng)物，包括人類，仍然有活躍的LINE-1基因，而蠑螈的基因組是人類的10倍，包含更多。

活躍的LINE-1反轉(zhuǎn)座子可以持續(xù)跳躍，這在發(fā)育中的芽基中是正確的，LINE-1的跳躍被戲劇性地激活了。但在《發(fā)育生物學(xué)》(Developmental Biology)雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，PL1和PL2會(huì)切斷重復(fù)元素(如LINE-1)的轉(zhuǎn)錄。“我們的想法是，在生殖細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程中，你肯定不希望這些東西到處亂竄，”亨特說(shuō)。“這些跳躍基因的激活會(huì)導(dǎo)致有害的基因組重排，甚至破壞再生過(guò)程。”