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一个抑癌基因可抑制斑马鱼再生

2015.11.19

  总有一天,再生医学会让医生能够矫正先天性畸形,再生受损的手指,甚至修补一颗受损的心脏。但是要做到这一点,他们将必须对付身体的抗癌安全系统。现在,来自加州大学旧金山分校(UCSF)的研究人员,发现了一个人类基因,可能是这种权衡的一个关键介质,阻断肿瘤和健康的再生。延伸阅读:斑马鱼神经元助力人类出生缺陷研究。

  UCSF的Jason Pomerantz博士,当他还是孩子的时候,就对“蝾螈能够再生肢体”感到惊讶。现在,作为一名整形外科医生和干细胞研究人员,他认为,来自于斑马鱼和蝾螈类生物的见解——这类生物通常能修复受损的四肢、尾巴、下巴甚至心脏,总有一天会赋予人类提高的再生能力。

  Pomerantz说:“在过去的10到15年里,像斑马鱼这样的再生生物,已经在实验室变得易于研究,我确信,这些动物也许能教给我们‘对人类再生来说哪些是可以实现的’。为什么这些脊椎动物可以再生出高度复杂的结构,而我们人类却不能?”

  2015年11月17日在《eLife》发表的一项研究中,Pomerantz和他的团队发现新的证据表明,哺乳动物可能已经在一定程度上放弃了四肢再生的能力,用以交换先进的抗癌基因。

  人性化的斑马鱼可防止鱼鳍再生

  斑马鱼和蝾螈的再生能力,是否代表着哺乳动物已经失去了的古代能力?或许用以交换先进的肿瘤抑制系统?仍然是生物学家的一个公开问题。大多数肿瘤抑制基因,对于预防癌症和在发育过程中形成组织,是非常有用的,在许多不同的物种当中是广泛分布和保守的。然而,最近的研究表明,Arf基因,最近出现在鸟类和哺乳动物谱系中,在高度再生的动物基因组中没有等效物。

  为了探讨该基因是否可能对预防人类组织再生发挥作用,研究人员将ARF添加到斑马鱼基因组中,并评估了它如何影响鱼类损伤后修复受损鳍的正常能力。他们发现,人类ARF对鱼类的的正常发育没有影响,或响应于浅表损伤,但是当研究人员剪掉鱼尾鳍尖端时,这个基因变得活跃,并通过激活一个保守的肿瘤阻塞通路,几乎完全阻止了鱼尾鳍的再生。

  UCSF医学中心和牙科学院颅面外科中心副教授Pomerantz说:“这就像是,该基因误将再生鳍细胞认为癌细胞。于是它就马上行动起来,来阻止它。”

  Pomerantz说:“值得注意的是,ARF可以很容易将自己融入斑马鱼现有的肿瘤阻塞通路。使低等脊椎动物物种人性化来研究再生,通常不被科学家采用,而令我们惊讶的是,它竟然是非常易于操作的。该基因非常正确地、完全改变了生物体的反应。”

  人体组织再生需要平衡法

  Pomerantz表示,这一研究结果表明,未来促进人类再生的研究,可能需要仔细平衡这种抗肿瘤系统的抑制。理论上,可以在人类中阻断同样的途径,来提高研究人员在实验室用干细胞培养模型器官的能力,以提高患者的损伤恢复能力。据认为,肿瘤抑制基因通过限制干细胞的修复潜力,在衰老中发挥作用,阻断该通路,可能成为未来抗衰老疗法的一部分。

  然而,任何这样的干预措施都会带来重大风险,有可能会去除肿瘤生长的一个重要制动器。

  Pomerantz说:“风险与收益的比例要恰当。例如,有某些先天性疾病,可导致很严重的颅颌面畸形,因此,这种治疗的风险可能是临床合理的。”

  这项研究展示了一种新的方法,使用高度再生生物(如斑马鱼),来模拟人类再生的可能性。Pomerantz说:“当我们开始时,我们不清楚这是否会起作用,我非常感谢桑德勒基金会大胆和有远见的支持这项研究,这可能最终会对人类疾病产生深远影响。”

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