盡管通常還沒有一粒蘋果種子大，但真渦蟲卻是動物王國里讓人羨慕的對象。如果把它們切成十來塊，那么每一塊終都會重新生長成一條全新的蟲子——這是一項超越大多數(shù)動物的驚人的再生壯舉。如今，研究人員已經(jīng)確定了啟動這一過程的細(xì)胞以及一種關(guān)鍵蛋白質(zhì)。
并未參與該項研究的美國圣地亞哥加利福尼亞州立大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家Ricardo Zayas表示，這一發(fā)現(xiàn)“是該領(lǐng)域的重大突破”。
研究人員幾十年前便已知道，一組名為成肌細(xì)胞的非特異性干細(xì)胞可以幫助真渦蟲再生。但是他們并未搞清到底是哪種類型的成肌細(xì)胞產(chǎn)生了這種魔力。因此，密蘇里州堪薩斯城斯托瓦斯醫(yī)學(xué)研究所發(fā)育生物學(xué)家Alejandro Sanchez Alvarado，利用新技術(shù)分離了單個細(xì)胞并描述了它們的基因活動。
這項研究使他和同事確定了具有細(xì)胞再生功能的12種可能的候選細(xì)胞類型，這些細(xì)胞在其表面有一個不尋常的蛋白質(zhì)，類似于一種細(xì)胞表面分子，被稱為跨膜四蛋白，其與人類腫瘤有關(guān)——這些蛋白質(zhì)能夠幫助腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散至全身。
通過制作一個熒光標(biāo)記并在真渦蟲的跨膜四蛋白中進(jìn)行追蹤，研究人員能夠分離出一種被稱為成肌細(xì)胞亞型2（Nb2）的細(xì)胞類型，以進(jìn)行進(jìn)一步的測試。
研究小組在6月14日出版的《細(xì)胞》雜志上報道說，當(dāng)他們切開真渦蟲并跟蹤其傷口恢復(fù)時，Nb2細(xì)胞的數(shù)量迅速增加。這群細(xì)胞治愈了切割造成的傷口。在另一項實驗中，單獨注射Nb2細(xì)胞能夠進(jìn)行增殖和多樣化，從而拯救被給予致命劑量輻射的真渦蟲。
Nb2細(xì)胞是一種特殊類型的干細(xì)胞。在其他生物中，只有發(fā)育中的胚胎的開始的一批細(xì)胞（被稱為“細(xì)胞”）能夠形成肌體的所有組織。在以后的生長過程中，人類和其他動物的干細(xì)胞只能形成有限的細(xì)胞類型（稱為多能性）或單一細(xì)胞類型。“不知何故，真渦蟲保留了一些細(xì)胞”，可以成為它們想要的任何細(xì)胞類型，Sanchez Alvarado解釋道。
Sanchez Alvarado及其同事發(fā)現(xiàn)，Nb2細(xì)胞總是存在于整個真渦蟲中。但是它們只在受傷的個體中增加了產(chǎn)生跨膜四蛋白的基因活性。而且這種蛋白質(zhì)似乎很關(guān)鍵——當(dāng)研究人員在垂死的不能產(chǎn)生跨膜四蛋白的真渦蟲中加入成肌細(xì)胞后，真渦蟲并未得到恢復(fù)。
研究人員表示，目前還不清楚為什么這種蛋白質(zhì)是如此重要，但它似乎與細(xì)胞間的交流有關(guān)。這種蛋白質(zhì)在傳播癌細(xì)胞方面的作用表明，它還可以幫助細(xì)胞到達(dá)真渦蟲需要修復(fù)的部位。
有了可以標(biāo)記和分離Nb2細(xì)胞的抗體，Sanchez Alvarado和其他人現(xiàn)在可以更詳細(xì)地了解跨膜四蛋白的工作原理，以及是什么在這些細(xì)胞中激活了前者的產(chǎn)生。
其他研究人員也在獲取再生的分子細(xì)節(jié)方面取得了進(jìn)展。上個月，劍橋市麻省理工學(xué)院發(fā)育生物學(xué)家Peter Reddien在《科學(xué)》雜志上報告說，他的研究小組已經(jīng)隨著真渦蟲的再生，追蹤了每一個細(xì)胞的基因活動。另一個研究小組則做了類似的研究。
Reddien迫切希望回到他的研究中，看看他的團(tuán)隊在對所有細(xì)胞的觀察中是否也能識別出Nb2細(xì)胞類型。“現(xiàn)在就說這些發(fā)現(xiàn)將如何轉(zhuǎn)化為療養(yǎng)方法從而修復(fù)人類的部分身體還為時過早。”Reddien說，“但是，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致自然再生的機(jī)制是一個好的開始。
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