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寻找涡虫的再生能力的来源

2019-02-21 09:08:49 • 来源：

科学家利用一项涉及分析数千个单细胞的技术，找到了一种捕获扁虫再生基础的干细胞的新方法。小型扁虫亚历杭德罗·桑切斯·阿尔瓦拉多的研究看起来并不特别。它们是黄棕色，有柔软的身体和略尖的头部。他说，如果你手里拿着一个，那将是“大约是脚趾甲的大小”。但是这些被称为涡虫的小虫子拥有一种当前在动物王国中无与伦比的超级大国：它们可以再生整个身体 - 包括头部 - 甚至是尾巴的碎片。

寻找涡虫的再生能力的来源

6月，SánchezAlvarado的团队报告发现并净化了一种似乎是这种能力的细胞类型。研究人员发现，将这些干细胞中的一种移植到扁虫中有助于它们从一种致命剂量的辐射中恢复。Stowers医学研究所的霍华德休斯医学研究所(HHMI)研究员SánchezAlvarado及其同事描述了期刊Cell的工作。

人类成体干细胞不是那么有效。但是，SánchezAlvarado说，隔离和研究涡虫的再生能力来源可能有助于科学家增强人体细胞的能量。这可能使我们的身体能够更好地修复受损或衰老的细胞，甚至可以修复由退行性疾病引起的损伤。

“你可以想象利用这些知识试图从我们自己的细胞中哄骗活动 - 减轻我们的一些疾病，”SánchezAlvarado说。那一天仍然遥遥无期。“但你必须采取措施才能到达那里，”他说。“这是其中一个步骤。”

神奇蠕虫

Planarians看起来很简单的身体相信他们神秘的技能。

头部的两个脑叶连接到两条神经索，一直延伸到尾尖。神经元像梯子中的台阶一样桥接绳索。SánchezAlvarado说，扁虫神经系统实际上相当复杂。它们包含了曾经描述过的各种神经元。

然而，不知何故，如果被剪成碎片，扁虫可以再生所有这些不同的细胞类型。“这些动物可以切成几十个碎片，每一个都会继续再生一种完整的动物，”他说。

在19世纪后期，科学家们将这种再生潜力的来源追溯到新生细胞簇，这种多能干细胞可以转化为体内任何类型的细胞。SánchezAlvarado说，新生虫在扁虫中非常丰富，但并非所有新生物都相似。有些似乎在再生中起着重要作用。他说，寻找那些能够做到的不仅仅是在大海捞针中寻找针头，“就像在一根针上寻找针头一样。”

SánchezAlvarado想要捕获这些细胞来研究它们 - 但首先他必须找到它们。他的团队首先确定了产生高水平PIWI-1蛋白和RNA的细胞，已知这些细胞是由新生细胞产生的。然后，他的团队对7,000多名PIWI-1生产者进行了遗传分析，并比较了所有不同细胞中的基因。

研究人员使用这些信息来识别具有相似行为的细胞群。一组绰号“NB2”脱颖而出。SánchezAlvarado说，它似乎是一种无特征的成神经细胞。“我们假设NB2细胞群可能含有多能性新生细胞。”

去钓鱼

研究人员利用一种分子钩从其他新生细胞池中捕获NB2细胞。然后，研究小组将这些细胞移植到被辐射爆破的活体动物身上。辐射杀死新生细胞，蠕虫需要补充旧的和垂死的细胞。如果没有新生体，平民通常会在数周内死亡。

但当他的团队向受辐射的扁虫中注入一个NB2细胞时，他们幸免于难。事实上，SánchezAlvarado说，“他们今天仍然活着。” 研究人员发现，他的团队测试的大约四分之一的NB2细胞能够从辐射中拯救蠕虫。他表示，与之前的努力相比，救援效率提高了约30倍。

怀特黑德生物医学研究所的HHMI研究员干细胞生物学家Peter Reddien说，这些结果表明这些干细胞是再生的关键因素。Reddien的团队还分析了成千上万的新生物，并确定了不同的集群，这些工作发表在四月份的“ 科学 ”杂志上。

Reddien说，SánchezAlvarado的工作为科学家提供了一种新的有效方法，可以将这些强大的干细胞拉出来。“一旦这些细胞被分离出来，就可以进一步研究它们。这将有助于我们了解干细胞如何促进这些动物的再生。”

现在，SánchezAlvarado想要弄清楚究竟是什么让这些细胞发生了变化。他还想利用遗传技巧点亮活体蠕虫内部的细胞 - 实时观察细胞。

“我们从未见过这些细胞做他们做的事情，”他说。“我只是在谈论它时感到很兴奋。”

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