與其他生物體相比,如蠑螈,它們可以再生出整個(gè)四肢和皮膚;又如斑馬魚,它們可以再生出自己的心臟,哺乳動(dòng)物的再生能力簡直是弱爆了,但這并沒有阻止科學(xué)家在再生領(lǐng)域的努力與突破。
北京時(shí)間9月30日,發(fā)表在《eLife》上的一項(xiàng)新研究中,來自美國華盛頓州立大學(xué)(WSU)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種再生因子,它可以讓成年小鼠具備如新生兒皮膚的再生能力一樣實(shí)現(xiàn)皮膚自我修復(fù),而且不會(huì)干擾發(fā)育和體內(nèi)平衡
人和小鼠皮膚的整體結(jié)構(gòu)和復(fù)雜性非常相似,因此小鼠皮膚可以成為研究皮膚發(fā)育和傷口修復(fù)的有用模型。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)傷口治療和預(yù)防皮膚的某些老化過程具有重要意義。
在這項(xiàng)研究中,研究人員發(fā)現(xiàn)了一種因子,它的作用類似于小鼠皮膚中的分子開關(guān),在生命的第一周發(fā)育過程中控制著毛囊形成,當(dāng)皮膚形成后大部分被關(guān)閉,并在成年鼠組織中仍然保持著關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)研究人員在成年小鼠的特化細(xì)胞中激活它時(shí),動(dòng)物的皮膚能夠愈合傷口,而且不會(huì)留下疤痕,甚至愈合后的皮膚還會(huì)長出毛,還能起雞皮疙瘩,這種能力在成年皮膚疤痕中是不可能的。
該研究通訊作者、WSU分子生物科學(xué)學(xué)院和生殖生物學(xué)中心助理教授Ryan Driskell說:“我們能夠利用新生皮膚的先天能力來再生,并將這種能力轉(zhuǎn)移到成年皮膚上。我們原則上已經(jīng)證明,這種再生是可能的。”
這項(xiàng)研究表明,人類皮膚再生的秘密可以通過研究我們自身的早期發(fā)育來發(fā)現(xiàn)。
Driskell說:“我們?nèi)匀豢梢詮钠渌矬w中尋找靈感,當(dāng)然我們也可以通過觀察自己來學(xué)習(xí)再生。因?yàn)樵谏L過程中,我們確實(shí)會(huì)產(chǎn)生新的組織。”
研究團(tuán)隊(duì)使用了單細(xì)胞RNA測序從再生、瘢痕、穩(wěn)態(tài)和發(fā)育中的皮膚中探測未分類的細(xì)胞。他們鑒定出新生乳頭狀成纖維細(xì)胞,它們形成一種瞬時(shí)再生的細(xì)胞類型,促進(jìn)年輕皮膚的健康再生。乳頭狀真皮是皮膚的最頂層,起到保護(hù)身體免受外界環(huán)境的作用,它使皮膚具有張力和年輕的外觀。
這些成纖維細(xì)胞是由典型的Wnt轉(zhuǎn)錄因子Lef1表達(dá)的。通過使用功能獲得和喪失基因的小鼠模型,研究人員證明了Lef1表達(dá)可以引發(fā)成年小鼠皮膚的宏觀環(huán)境,包括在愈合的傷口中再生毛囊和纖毛肌。
在成年小鼠皮膚的特殊區(qū)域激活Lef1后,它可以增強(qiáng)皮膚再生傷口的能力,減少疤痕,甚至長出了新的毛囊,從而產(chǎn)生雞皮疙瘩。
Driskell是在得知斯坦福大學(xué)Michael Longaker博士的研究成果后,第一次有了研究哺乳動(dòng)物早期修復(fù)皮膚能力的想法。Longaker和他的同事觀察到,在子宮內(nèi)進(jìn)行急救手術(shù)時(shí),出生后的嬰兒并沒有因手術(shù)而留下任何疤痕。
Driskell表示,要使這項(xiàng)研究成果應(yīng)用于人體皮膚前,還有很多工作要做,但這是一項(xiàng)根本性的進(jìn)步。在美國國立衛(wèi)生研究院新?lián)芸畹闹С窒拢撗芯繄F(tuán)隊(duì)將繼續(xù)研究Lef1和其他因素如何修復(fù)皮膚。同樣為了進(jìn)一步促進(jìn)這項(xiàng)研究,Driskell實(shí)驗(yàn)室為RNA序列數(shù)據(jù)創(chuàng)建了一個(gè)開放的可搜索網(wǎng)絡(luò)資源(skinregeneration.org),供其他科學(xué)家訪問。