重大進(jìn)展！揭示不同的肌纖維在組織再生中起著的不同作用

在一項(xiàng)新的研究中，來自美國麻省理工學(xué)院懷特海德生物醫(yī)學(xué)研究所的研究人員闡明了不同的肌肉細(xì)胞類型在協(xié)調(diào)組織再生過程中所起的重要作用。他們揭示出在一種扁形蟲中，一種肌纖維類型是觸發(fā)啟動(dòng)組織再生程序的基因活性所必需的。值得注意的是，在缺乏這種肌纖維類型的情況下，再生無法進(jìn)行。他們報(bào)道，另一種肌纖維類型也是為再生的組織提供正確的再生模式（比如形成一個(gè)頭而不是兩個(gè)）所必需的。相關(guān)研究結(jié)果于2017年11月22日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Orthogonal muscle fibres have different instructive roles in planarian regeneration”。

論文通信作者、懷特海德生物醫(yī)學(xué)研究所研究員、麻省理工學(xué)院生物學(xué)教授、霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員Peter Reddien說，“器官和組織再生的關(guān)鍵奧秘之一就是動(dòng)物如何啟動(dòng)導(dǎo)致再生的所有細(xì)胞步驟和分子步驟？令人吃驚的是，我們揭示出一種分子程序---它協(xié)助提供在遭受損傷后啟動(dòng)適當(dāng)?shù)慕M織再生所需的分子信息---在一種肌纖維類型中發(fā)揮作用，從而有助解決解答這個(gè)問題。”

十多年來，Reddien和他的實(shí)驗(yàn)室一直在研究一種被稱作真渦蟲（planarian）的小型扁形蟲中的促進(jìn)再生的生物學(xué)機(jī)制。這種扁形蟲具有一些令人印象深刻的再生能力：當(dāng)被切成兩段時(shí)，每段能夠再生形成兩個(gè)完整的有機(jī)體所需的身體部分。在之前的研究中，Reddien團(tuán)隊(duì)鑒定出一組始終開啟的被稱作位置控制基因（position control gene, PCG）的基因，這些基因給細(xì)胞提供區(qū)域特異性的指令，就像一組GPS坐標(biāo)那樣告訴細(xì)胞它們?cè)隗w內(nèi)的位置，和需要再生哪種身體部分。有趣的是，這些基因在真渦蟲的肌肉細(xì)胞中是有活性的，這提示著肌肉可能在這種再生過程中發(fā)揮著重要的作用。

Reddien說，“這一發(fā)現(xiàn)提出了很多關(guān)于肌肉如何參與這一過程的問題。”

在真渦蟲中，存在著幾種肌肉細(xì)胞類型。為了評(píng)估這些不同的肌肉細(xì)胞類型在再生中的作用，論文**作者Lucila Scimone和她的同事們需要一種選擇性地移除它們的方法。myoD是一種在縱向肌纖維中特異性發(fā)現(xiàn)的基因，當(dāng)受到抑制時(shí)，這些縱向肌纖維不會(huì)形成。類似地，nkx1-1基因是圓形肌纖維的生物標(biāo)志物，當(dāng)它的功能下降時(shí)，這些圓形肌纖維不會(huì)產(chǎn)生。利用這兩種基因，他們能夠測試**這些不同的肌肉細(xì)胞類型對(duì)再生的影響。

令人吃驚的是，當(dāng)縱向肌纖維被移除時(shí)，這些結(jié)果是顯著的：這種扁形蟲能夠非常正常地生活，但是當(dāng)遭受損傷時(shí)，它們不能夠再生缺失的部分。

Scimone說，“這是一種令人吃驚的結(jié)果---它告訴我們這些縱向肌纖維從一開始就是協(xié)調(diào)這種再生程序所必需的。”

當(dāng)這些研究人員更加深入地研究這一發(fā)現(xiàn)時(shí)，他們了解到當(dāng)這些縱向肌纖維缺失時(shí)，兩種至關(guān)重要的基因的功能受到破壞。這兩種被稱作notum和follistatin的基因以它們?cè)谠偕械淖饔枚鵀槿怂诮M織遭受損傷后，它們分別控制著真渦蟲的頭部和尾部再生和持續(xù)的細(xì)胞增殖。

除了這些縱向肌纖維的重要作用之外，這些研究人員也揭示出圓形肌纖維發(fā)揮著的一種關(guān)鍵作用。當(dāng)這些圓形肌纖維缺失時(shí)，真渦蟲能夠再生缺失的身份部分，但是這種再生模式是異常的，比如再生出兩個(gè)頭部而不是一個(gè)。

這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了肌肉在指導(dǎo)這種組織再生程序中發(fā)揮著一種重要的之前未被認(rèn)識(shí)到的作用。這些研究人員將繼續(xù)研究不同的肌肉類型在真渦蟲再生中所起的作用，而且也探究了具有再生能力的其他動(dòng)物是否具有一種類似的肌肉定位程序來提供位置信息。

Reddien說，“只有首先了解是什么機(jī)制讓真渦蟲等一些動(dòng)物如此出色地完成再生和修復(fù)傷口，人們才能理解是什么限制了人類的這種再生和修復(fù)的能力。”

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