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美军方资助断肢再生研究:从蝾螈到人类的再生医学探索

2006-09-28 21:47 未知 美国《连线杂志》 阅读 0
核心摘要: 美国五角大楼先进研究计划局(DARPA)投入巨资资助断肢再生研究,旨在让伤残士兵像蝾螈一样重新生长肢体。科学家从蝾螈和MRL老鼠中寻找控制再生的基因信号,但实现人类断肢再生仍需至少20年。本文回顾了再生医学的历史与最新进展。

据美国《连线杂志》报道,由于数百名从伊拉克或阿富汗战场退役的美军士兵因伤截肢,美国五角大楼先进研究计划局(DARPA)投入巨资,资助科学家研究如何让人类像蝾螈(又称火蜥蜴)一样实现“断肢再生”,即在被炸飞或切除的断肢部位重新生长出新的手或腿。

根据美国陆军医学部门的数据,411名从伊拉克归来的美军士兵和37名从阿富汗归来的伤兵接受了截肢手术。为帮助这些伤残士兵更好地生活,五角大楼此前已启动“仿生假肢”研究,但机械假肢无法像天然四肢那样灵活可靠。因此,DARPA决定资助“断肢再生”科技,来自美国10家研究机构的两组科学家正在竞争,希望成为首个实现人类断肢再生的科学团队。五角大楼已向这两个团队投入每年760万美元的研究资金,若第一年初步研究成功,未来4年将获得更多资助。

研究人员的第一个里程碑是在哺乳动物身上制造出一组“胚基细胞”——一种能发育成不同器官或肢体部分的细胞。美国匹兹堡大学麦高万再生医学协会专家斯蒂芬·巴迪拉克表示:“我们需要在24个月内于哺乳动物身上实现这一目标,并在48个月内向投资者展示手指或脚趾的重生能力。这真是一项星球大战式的宏伟计划。”离开胚胎状态后的哺乳动物从未能再生失去的四肢或手指,但蝾螈等两栖动物却能在肢节断掉后重新生长,甚至能再生眼睛和脊椎。科学家正试图从蝾螈身上找到控制“再生能力”的分子信号。巴迪拉克说:“我们正在寻找控制再生能力的基因。胎儿拥有某种再生能力,但出生后便丧失。问题在于如何重新激活成人的再生潜力。”

巴迪拉克的团队正在研究一种具有非凡再生能力的哺乳动物——1998年偶然发现的基因变异老鼠(MRL老鼠)。当时,美国费城威斯塔学院教授艾伦·海伯·卡茨在研究基因变异老鼠时,发现其中一些老鼠耳朵上的标记洞竟然消失,且未留疤痕。她和同事们进一步实验,剪断老鼠尾巴、切断脊椎骨、损伤视神经和内脏器官,结果所有这些伤势均痊愈,包括被切断的脊椎。这一发现使艾伦转向再生医学研究。

对蝾螈再生能力研究了15年的汉斯·乔格·西蒙也加入了DARPA的“肢体再生”计划,他正在鉴别控制蝾螈再生能力的基因。如果这些基因与MRL老鼠的基因相同,便可据此寻找人类控制再生能力的基因。西蒙称,人类在进化过程中丧失了器官再生能力。“事实上,地球上具有再生能力的物种比没有的更多。但人类自认为主宰一切,却失去了让细胞组织再生的能力。”另一名蝾螈研究科学家肯·穆尼奥卡正在研究纤维原细胞,这种细胞存在于身体各处,能产生胶原质纤维。穆尼奥卡说:“在蝾螈体内,有证据显示这些细胞控制着身体空间信息,告诉细胞或组织应在身体哪个部位。”目前,没有科学家能断定人类实现断肢再生还需多久。穆尼奥卡说:“也许明年,也许需要20年。我们还有很多东西需要发现。”西蒙教授也认为至少还需20年。

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数百年来,科学家一直希望找到让四肢自然再生的方法,但控制肢体再生信息的人类基因始终未能找到。四肢再生研究可追溯到1768年,意大利僧侣拉扎罗·斯帕兰扎尼指出两栖动物可再生身体某些部分。1976年,美国生物学家在研究火蜥蜴四肢再生方面取得重大突破。1996年克隆羊多莉诞生后,再生研究迎来春天。1998年,科学家首次破解干细胞之谜,使四肢再生研究向前迈进一大步。然而,引发再生的基因信号仍在追寻中。

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