阻断一个基因表达可让动物长出新耳朵

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阻断一个基因表达可让动物长出新耳朵
# k, W# Z/ }) q: {8 Z; a+ Z来源：科学网 / 作者：孙学军 / 2015-11-14
6 t* V# r6 V  Q5 _% K再生医学的最重要目标是恢复正常组织的结构和功能，但是哺乳动物器官原位再生的基础仍然不清楚，最近斯坦福大学学者发现，缺乏p21基因的小鼠能再不形成瘢痕的情况下完全修复损伤的耳朵。研究发现，野生小鼠组织损伤后表皮基质细胞衍生因子-1(Sdf1)显著增加，可招募Cxcr4阳性白细胞侵润损伤部位。p21基因缺陷动物Sdf1表达和白细胞侵润都明显被抑制，从而使损伤部位无瘢痕再生。细胞系统追踪研究发现，这种再生起源于命运限制祖细胞。药物和基因破坏Sdf1–Cxcr4信号通路能强化这种组织修复过程，包括组织结构和细胞类型的全面修复。该研究确定了一种器官原位再生的细胞和信号机制，并给再生医学提供了一种新的思路。" l: `4 L+ o2 t6 d& r: O
  
4 y: {/ f! \* g. n+ a4 _瘢痕疙瘩是一种独立的疾病，本质上属于皮肤组织的再生障碍，或者按照瘢痕形成的方式修复损伤组织。或许这一研究所发现的现象与瘢痕疙瘩的发病机制存在类似性，因此这一研究也将为疤痕疙瘩的研究提供了重要思路。. W9 b0 q* w9 t& C
哺乳动物组织损伤后愈合过程往往伴随成纤维母细胞增生和胶原蛋白合成增加，这会导致纤维瘢痕形成，瘢痕组织缺乏完整的细胞类型和正常的组织结构框架。再生和发育生物学的焦点目的就是恢复正常损伤后的组织结构和功能。两栖动物和硬骨鱼类拥有惊人的组织和器官再生能力(Carlson 2007)，哺乳动物只具有有限组织再生能力，这表明管理组织再生可能受到进化因素的影响。
, X4 `. M5 h) A( s% q) M/ S" S1 L墨菲罗斯大鼠Murphy-Roths-Large在1999年发现的具有显著的组织再生能力的小家鼠。墨菲罗斯大鼠耳朵、角膜、心脏损伤后都可以发生再生。组织学分析发现，耳洞关闭的再生过程也发生在兔子、猫和其他哺乳动物。缺乏p21基因小鼠的耳朵再生能力也显著提高。但无论是墨菲罗斯大鼠，还是缺乏p21基因小鼠，其耳朵再生能力提高的分子和细胞机制仍然不清楚。p21蛋白是细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂，负责抑制细胞周期的调节。细胞周期被打破能解释耳洞关闭速度，但是缺乏其它细胞周期检查点调节蛋白如p53、p16和Gadd45缺乏并不能使动物产生这种效应。这说明p21是影响组织再生过程特有的细胞周期调节蛋白。
0 C5 i% v! l; ?3 L- l数量性状基因座定位技术对墨菲罗斯大鼠研究发现，一个与再生关系密切的基因座包含Sdf1基因，Sdf1能结合细胞因子受体Cxcr4，激活Sdf1–Cxcr4信号系统能提高肺、肝和心等组织内纤维增生和瘢痕形成。Sdf1过表达能阻断斑马鱼鳍的再生，Cxcr4突变能促进损伤肝脏的再生。药物阻断Cxcr4能避免放射线或博来霉素诱导的肺纤维化。& _$ a! m. H9 p) q. t
  
' H- y! M' a' X, y0 `$ Z总之，这些研究提示Sdf1和Cxcr4是影响再生的重要因素。而缺乏p21基因小鼠和墨菲罗斯大鼠促进再生的细胞基础不十分清楚。) X" J# R3 J9 ^3 r& b
本研究发现，野生动物组织损伤后能诱导Sdf1表达增加，这种分子负责招募Cxcr4+白血病进入损伤部位，p21基因缺陷动物上述效应被明显抑制，再生过程顺利发生。用药物和基因手段阻断Cxcr4信号和白细胞侵入过程都可以促进组织再生，这种过程和特定祖细胞有关。
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