对肢体和器官再生的突破性认识——更接近再生医学疗法的发展
由缅因州巴尔港 MDI 生物实验室的 James Godwin 博士领导的一个科学家团队，通过发现分子结构上的差异，离解开蝾螈可以再生而成年哺乳动物不能再生的谜团又近了一步。信号促进蝾螈（一种高度再生的蝾螈）的再生，同时在成年小鼠中阻断它。戈德温在这里被描绘成一个装有蝾螈的坦克。图片来源：MDI 生物实验室
James W. Godwin 博士在蝾螈中的发现使科学更接近于再生医学疗法的发展。
许多蝾螈可以很容易地再生失去的肢体，但包括人类在内的成年哺乳动物则不能。为什么会这样是一个科学之谜，几千年来一直让自然世界的观察者着迷。
现在，由缅因州巴尔港 MDI 生物实验室的 James Godwin 博士领导的一组科学家发现了促进蝾螈再生的分子信号差异，离解开这个谜团又近了一步。 ，一种高度再生的蝾螈，同时在成年小鼠中阻断它，这是一种再生能力有限的哺乳动物。
“自 1898 年成立以来，MDI 生物实验室的科学家们一直依靠比较生物学来深入了解人类健康，”该机构总裁 Hermann Haller 医学博士说。“詹姆斯·戈德温对蝾螈和老鼠的比较研究所促成的发现证明，向自然学习的想法在今天与 120 多年前一样有效。”
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蝾螈是一种墨西哥蝾螈，现在几乎在野外灭绝，它是再生医学研究中最受欢迎的模型，因为它是大自然再生冠军的独一无二的地位。虽然大多数蝾螈具有一定的再生能力，但蝾螈可以再生几乎任何身体部位，包括大脑、心脏、下巴、四肢、肺、卵巢、脊髓、皮肤、尾巴等。由 MDI 生物实验室的 James Godwin 博士领导的一组科学家已经更接近解开为什么蝾螈可以再生而成年哺乳动物不能再生的奥秘，因为发现了促进再生的分子信号传导的差异。蝾螈，一种高度再生的蝾螈，同时在成年小鼠中阻止它。图片来源：MDI 生物实验室
哺乳动物通常不会再生丢失或受伤的身体部位，而是在受伤部位形成疤痕。由于疤痕对再生造成了物理障碍，MDI 生物实验室的再生医学研究专注于了解为什么蝾螈不会形成疤痕——或者，为什么它不会像老鼠那样对损伤做出反应和其他哺乳动物一样。
“我们的研究表明，人类具有尚未开发的再生潜力，”戈德温说。“如果我们能够解决疤痕形成的问题，我们或许能够释放我们潜在的再生潜力。蝾螈不会留下疤痕，这就是让再生发生的原因。但是一旦疤痕形成，就再生而言，游戏就结束了。如果我们能防止人类留下疤痕，我们就能提高这么多人的生活质量。”
蝾螈作为再生模型
蝾螈是一种墨西哥蝾螈，现在几乎在野外灭绝，它是再生医学研究中最受欢迎的模型，因为它是大自然再生冠军的独一无二的地位。虽然大多数蝾螈具有一定的再生能力，但蝾螈可以再生几乎任何身体部位，包括大脑、心脏、下巴、四肢、肺、卵巢、脊髓、皮肤、尾巴等。
由于哺乳动物胚胎和幼体具有再生能力——例如，人类婴儿可以再生心脏组织，儿童可以再生指尖——成年哺乳动物很可能保留再生的遗传密码，从而提高了开发药物疗法以鼓励人类的前景再生因疾病或受伤而失去的组织和器官，而不是形成疤痕。
这份来自缅因州巴尔港 MDI 生物实验室的 James Godwin 博士的图形摘要描述了蝾螈免疫系统中分子信号之间的差异，蝾螈是一种墨西哥蝾螈，可以很容易地再生四肢和其他身体部位，和成年老鼠，它不能。图片来源：MDI 生物实验室
在他最近的研究中，戈德温将蝾螈中称为巨噬细胞的免疫细胞与小鼠中的免疫细胞进行了比较，目的是确定蝾螈巨噬细胞中促进再生的质量。该研究建立在早期研究的基础上，在这些研究中，Godwin 发现巨噬细胞对再生至关重要：当它们耗尽时，蝾螈会形成疤痕而不是再生，就像哺乳动物一样。
最近的研究发现，尽管当有机体暴露于细菌、真菌和病毒等病原体时，蝾螈和小鼠体内的巨噬细胞信号传导相似，但当它们受到伤害时，情况就不同了：蝾螈促进了新组织的生长，而小鼠体内的则促进了疤痕形成。
该研究的论文题为“蝾螈对组织损伤反应中的不同 TLR 信号”最近发表在《发展动力学》杂志上。除了 Godwin，作者还包括杰克逊实验室的 Nadia Rosenthal 博士；澳大利亚再生医学研究所 (ARMI) 的 Ryan Dubuque 和 Katya E. Chan；和奥地利维也纳分子病理学研究所的 Sergej Nowoshilow 博士。
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与杰克逊实验室联合任命的戈德温曾与ARMI有联系，而罗森塔尔是ARMI的创始董事。MDI 生物实验室和 ARMI 签署了一项合作协议，以促进再生研究和教育以及开发新疗法以改善人类健康。
具体来说，该论文报告称，一类称为 toll 样受体 (TLR) 的蛋白质的信号反应“出乎意料地不同”，它允许巨噬细胞识别感染或组织损伤等威胁并诱导促炎反应。以应对蝾螈和小鼠的损伤。这一发现为了解蝾螈再生的机制提供了一个有趣的窗口。
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能够“拉动再生的杠杆”
与再生兼容的替代信号通路的发现最终可能导致人类再生医学疗法。尽管在短期内重新长出人体肢体可能不现实，但对于改善瘢痕在病理学中起主要作用的疾病（包括心脏、肾脏、肝脏和肺部疾病）的临床结果的疗法存在重大机遇。
“我们越来越接近了解蝾螈巨噬细胞如何为再生做好准备，这将使我们更接近能够拉动人类再生的杠杆，”戈德温说。“例如，我设想能够在伤口部位使用局部水凝胶，该水凝胶带有调节剂，可以改变人类巨噬细胞的行为，使其更像蝾螈的行为。”
戈德温是一名免疫学家，他选择检查免疫系统在再生中的功能，因为它在准备伤口修复方面的作用相当于受伤部位的第一反应者。他最近的研究为进一步绘制 TLR 信号通路中的关键节点打开了大门，这些节点调节独特的免疫环境，使蝾螈再生和无疤痕修复成为可能。