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生物反應器裝置有助于青蛙再生腿部

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-12-12瀏覽次數:905

小組科學家設計了一種裝置,通過在截肢部位“開始”組織修復,在成年水生非洲爪蛙(非洲爪蟾)中誘導部分后肢再生。他們的研究結果發表在11月6日出版的Cell Reports上,提出了一種測試“電療法”或細胞刺激療法的新模型。

塔夫茨大學艾倫探索中心的高級生物學家邁克爾萊文說:“成年青蛙通常只生長一種不典型的,薄的,類似軟骨的穗狀花序。”該計劃引發了他們以前從未有過的再生反應,從而產生更大,更有組織的附屬物。生物反應器設備觸發了非常復雜的下游結果,生物工程師不能直接用顯微鏡進行管理。“科學家們將反應堆用硅片3D打印并填充水凝膠 - 這是一種粘性聚合物。他們將水凝膠與保濕絲蛋白結合,促進愈合和再生,然后加入黃體酮。孕酮因其在準備妊娠子宮中的作用而聞名,但該激素也被證明可促進神經,血管和骨組織的修復。

研究人員將青蛙分成三組:實驗,控制和假。對于實驗組和假手術組,在肢體截肢后立即將它們縫合到青蛙身上。在實驗組中,生物反應器將黃體酮釋放到截肢部位。在所有情況下,他們在24小時后移除了設備。當他們在9.5個月的不同時間點觀察實驗組的青蛙時,他們注意到生物反應器似乎觸發了其他組中未觀察到的肢體再生程度。生物反應器處理取代了典型的尖峰狀結構,導致槳狀結構比無輔助再生更接近完全形成的肢體。 “生物反應器裝置為傷口創造了一個支撐環境,組織可以像胚胎發育過程一樣生長,”萊文說。 “生物反應器及其有效載荷的短期應用導致了數月的組織生長和模式化。”

Levin和他的團隊使用分子和組織學分析仔細研究了再生結構。他們看到,與對照組和假手術組不同,生物反應器處理的青蛙有更厚的再生肢體,更發達的骨骼,神經支配和血管化。分析他們坦克中青蛙的視頻剪輯,他們還注意到青蛙可以游得更像沒有人。 RNA測序和轉錄組分析顯示生物反應器改變了截肢部位細胞中的基因表達。參與氧化應激,5-羥色胺能信號傳導和白細胞活性的基因被上調,而一些其他信號相關基因被下調。

研究人員還觀察到生物反應器處理的青蛙中的疤痕和免疫反應被下調,這表明添加的黃體酮以促進再生過程的方式抑制了身體對損傷的自然反應。 “在復制及其新發現的大腦功能中,黃體酮的作用是局部的或組織特異性的,”第一作者,塔夫茨大學萊文實驗室的神經科學家Celia Herrera-Rincon說。 “我們以這種方式證明的可能是復制,大腦處理和再生比我們想象的更接近。也許他們有共同的途徑和元素 - 到目前為止,還沒有完全理解 - 生物電子代碼。”

Levin的實驗室將繼續瞄準誘導脊髓再生和腫瘤重編程的生物電過程。他們還希望在哺乳動物中復制他們的生物反應器實驗。以前的研究表明,小鼠可以在適當的條件下部分再生截肢指尖,但它們在陸地上的生命阻礙了這一過程。 “幾乎所有好的再生器都是水生的,”萊文說。 “你可以想象為什么這很重要:鼠標失去手指或手,然后將精致的再生細胞研磨成地板材料,當它四處移動時,它不太可能經歷明顯的肢體再生。”萊文計劃添加裝置下一個。該傳感器用于遠程監測和光遺傳學刺激,他希望這將改善受傷后細胞決策的控制。

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