药物鸡尾酒使青蛙再生截肢
研究人员已经开发出一种multidrug-loaded穿戴式生物反应器,可以引发成人恢复截肢突起物非洲抓青蛙非洲爪蟾蜍光滑的)。动物能够再生和改造缺少肢体感觉运动功能恢复。
到目前为止,绝大多数工作集中在肢体再生使用生物模型执行了自然再生能力和有有限的成功再生的新功能的四肢非再生成人模型。这项新研究的结果发表在科学的进步,可能是一个“飞跃”在人类发展中肢体再生的方法。
尽管技术进步,底层机制推动肢体再生仍不明朗。这项研究的通讯作者迈克尔·莱文教授首席研究员莱文实验室塔夫斯大学,采访中阐述188金宝搏备用,“有很多分子球员(例如,特定的信号因子和基因)已知参与(必要)肢体增长和再生(再生动物,如蝾螈)。真的不知道“驱动器”肢体再生。”
各种技术一直在努力探索诱发动物肢体再生,包括电刺激、tissue-guiding生物材料,祖细胞移植和老年病的特定的分子途径。然而,根据莱文这些方法几乎总是使用小蛙-非常年轻/未成熟动物已经有某种程度的再生能力。
“我们使用非常大的成年动物,这是独一无二的——他们再生很差,这使得它更有挑战性,更加有效的工作,”莱文说。“我们的策略使用一个新的从未使用过的药物组合,并将其通过可穿戴式生物反应器。没有干细胞移植或外源基因引入(如其他方法)。”
建筑、安装和移除生物反应器
莱文和他的团队的第一步是开发一个可穿戴式生物反应器装置能够控制截肢部位的局部微环境。插入包含丝的装置由水凝胶用于携带基质和受控的方式释放他们。
然后计划是“负载”生物反应器(名为BioDome)与小分子化合物(衬底)已知鼓励细胞向程序的肢体,而不是微观管理干细胞3 d印刷方法的使用过程。“我们的想法是找到一个触发器,没有实现增长的所有细节。这就是为什么我们的方法涉及独特治疗24小时后一年多的增长,我们的目标是利用细胞自身的能力来构建复杂的结构,”莱文指出。
成人雌性非洲抓青蛙被随机分配到三个治疗组之一:没有设备(控制),BioDome只有或者BioDome +药物鸡尾酒。作者指出,“控制动物处理类似于那些收到设备,但是没有连接到设备伤口树桩。”
组配备设备,接触仅限于24小时内post-amputation。莱文解释说,因为24小时接触仅限于研究引发再生的目的,而不是提供动物长期微观管理策略。“我们不知道24小时可以缩短窗口——也许可以更短。在过去的工作中,我们表明,尾再生可以打开小时接触生物药物,”莱文指出。
删除设备后,动物是维持了18个月,肢体再生之后在此期间。
选择“正确”的药物鸡尾酒
药物被选为特定影响团队认为会引发pro-regenerative反应从很早开始,当青蛙的细胞在截肢的决定是否进行肢体再生。“干预包含1、4-dihydrophenonthrolin-4-one-3-carboxylic酸、脑源性神经营养因子(BDNF)、生长激素(GH), resolvin D5和视黄酸,”莱文说。作者概述的原因选择每个化合物的论文的讨论部分:
- 脑源性神经营养因子交付非再生啮齿动物被证明能增加背根神经节神经元和轴突末梢的数量,同时也鼓励恢复运动功能
- “大酒店”补充已被证明恢复动物的肢体再生能力在脑垂体那些没有
- 1,4-DPCA抑制胶原蛋白的过度沉积,是一种诱导物的过程,鼓励新血管的形成
- Resolvin D5促进抗炎反应和恢复炎症反应回noninflamed状态。
- 视黄酸是一个成形素(一种信号分子知道长距离采取行动),建立了关键球员在脊椎动物肢体发展。
为什么非洲抓青蛙一个理想的模型系统?
莱文表示,这些动物是理想的,因为像人类一样,不像其他流行的生物模型如蝾螈或扁形虫,他们有再生能力有限。莱文阐述他们的适用性:“他们是复杂的脊椎动物,大型四肢到生物反应器可以连接和功能端点(传感和移动肢体),可用于确定再生的质量。”
不过,他还指出一个关键限制——时间。“再生过程需要几个月,因此这不是一个快速系统药物筛选等方法。”
莱文的结论是通过触摸未来的研究计划:“我们要试试这个策略(和我们的其他策略)对小鼠更好地了解快速信号可以触发organ-building子例程。”
参考:基于NJ Vigran HJ,米勒KA, et al .急性耐多药交付通过一个可穿戴式生物反应器促进成人的长期肢体再生和功能恢复非洲爪蟾蜍光滑的。Sci。阿德。2022年。doi:10.1126 / sciadv.abj2164
