再生科学取得了飞跃

梅德福/萨默维尔市,质量。(2018年11月6日)-由塔夫茨大学生物学家和工程师领导的研究人员发现，将黄体酮注入截肢损伤部位可以诱导非再生成年青蛙的肢体再生，这一发现进一步理解了再生，并可能有助于推进截肢损伤的治疗。研究人员创造了一个可穿戴的生物反应器，连接在伤口部位，在24小时内将黄体酮传递到局部，并观察到它对组织再生有持久的有益作用，允许青蛙部分再生它们的后肢。仅仅24小时的暴露就导致了9个月的基因表达、神经支配和模式生长的变化。这一发现今天发表在细胞的报道，提出药物装置组合可能是系统测试和部署治疗鸡尾酒的新模式，可以诱导非再生物种的再生。

许多动物都有再生的能力——事实上，涡虫和海参在被切成碎片时，可以从碎片中完整地繁殖出来。其他物种也会出现部分再生现象——蜥蜴会重新长出尾巴，一些螃蟹会重新长出爪子，鹿每年都会重新长出鹿角。非洲爪蟾(Xenopus laevis)，也就是本次研究中研究的非洲爪蟾，在蝌蚪和蛙类阶段可以再生四肢，但在成年后逐渐失去这种能力。到目前为止，尚不清楚成年蛙是否有显著的再生反应能力。对人类来说，再生的能力将是一个可喜的发展，特别是对数百万截肢的人来说，美国有200万截肢者。很少有关于在非再生动物身上重建或修复失去的肢体的报道。从这项研究的成功成果开始，研究人员正在探索各种因素和治疗模式，以便更好地了解如何在已经失去或从未有过这种能力的生物体中诱导再生。

“我们研究黄体酮是因为它显示出促进神经修复和再生的希望。它还调节免疫反应，促进愈合，并触发血管和骨骼的再生，”博士后研究员、该研究的主要作者Celia Herrera-Rincon博士说。“孕酮还可以调节细胞的生物电状态，这是由细胞通过其外膜的离子引起的，这被认为是驱动再生和身体模式的形成。”对实验中生长的肢体的检查证实了这种药物的这些有益作用。

携带孕酮的可穿戴生物反应器是由大卫·卡普兰博士的实验室开发的。卡普兰博士是斯特恩家族工程教授，塔夫茨工程学院生物医学工程系主席，塔夫茨大学神经科学、疾病与工程项目主任。该设备包含一种丝蛋白水凝胶，可直接应用于伤口，并能将小分子化合物输送到伤口部位。未来的实验将探索可以增强或改善孕酮效果的其他因素。

“我们会使用生物反应器模型作为一种新的平台寻找主调节器的控制点,由药物激活,一个非常简短的治疗后,触发一个长程序的组织生长和重塑,以及其他支持再生的整个过程的因素,”Michael Levin说Vannevar Bush博士，艺术与科学学院生物学教授，塔夫茨艾伦发现中心主任，再生研究在那里进行。“事实上，该模型适用于局部治疗，也可以随着时间和伤口位置的变化而变化，这使它成为发现再生疗法的强大工具，”该论文的通讯作者莱文补充说。哺乳动物肢体模型的研究正在进行中。

该研究的其他作者包括Kristine Moran和Hayley Carabello，他们在研究时都是本科生，来自塔夫茨艾伦发现中心的Christina Harrison, Justin Guay和Julia Zaltsman;安妮·戈尔丁(Annie Golding)，塔夫茨工程学院(Tufts School of Engineering);以及佛罗里达大学环境与人类毒理学中心副教授Christopher Martyniuk博士。

这项研究得到了艾伦发现中心、保罗·g·艾伦前沿小组(12171)、美国国立卫生研究院(R01 AR005593, R01 AR061988)和w·m·凯克基金会(5903)的支持。

Herrera-Rincon C, Golding AS, Moran KM, Harrison C, Martyniuk CJ, Guay JA, Zaltsman J, Carabello H, Kaplan DL和Levin M，“通过可穿戴生物反应器简短的局部应用孕酮诱导成年非洲爪龙后肢的长期再生反应，”细胞报告，DOI: 10.1016/j.c repr .2018.10.010

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对塔夫斯大学

塔夫斯大学位于波士顿、梅德福/萨默维尔和格拉夫顿，马萨诸塞州和法国塔洛依尔，是公认的美国顶尖研究型大学。塔夫茨大学因其卓越的学术成就和培养学生成为广泛职业领袖的能力而享有全球声誉。越来越多的创新教学和研究项目跨越了塔夫茨大学的所有校园，广泛鼓励在大学学院的本科生、研究生和专业项目中教师和学生之间的合作。