曙光初现:促脊髓再生的基因伴侣 揭示脊髓损伤修复研究新方向

【字体: 时间:2019年03月08日 来源:生物通

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  为什么一些脊椎动物能够再生脊髓而其他种类不能?包括人类在内的多数脊椎动物在脊髓损伤后会产生疤痕组织,导致终身伤害。

  

海洋生物实验室(MBL)的科学家最近已经确定了axolotl salamander(一种蝾螈)中的基因“伙伴关系”——当它们被激活时,能够在严重脊髓损伤后让神经管和相关神经纤维实现功能性再生。有趣的是,这些基因也存在于人类中,可惜它们是以不同的伙伴关系被激活。该研究结果发表在本周的Nature Communications Biology上。

“蝾螈是再生界的冠军,因为它们多个身体部位可以再生。例如,损伤其脊髓,它们可以完全再生脊髓,并恢复运动和感觉控制,”Karen Echeverri是尤金贝尔再生生物学和组织工程中心的科学家,他表示 “我们想要了解这个再生过程在分子水平上有什么不同,能够使得其再生朝着这种促再生反应发展,而不是形成疤痕组织。”

Echeverri先前的研究表明,在蝾螈和人类中,c-Fos基因在脊髓损伤后神经系统的神经胶质细胞中上调。她也知道c-Fos无法独自行动。

“这就是我们所谓的obligate heterodimer(专性异源二聚体,必需两者协同作用才能发挥功能),所以它必需有一个合作伴侣,”Echeverri表示。

在人类损伤反应中,c-Fos与基因c-Jun配对。“c-Fos在蝾螈体内的合作伙伴与在人类不同,这似乎导致了对伤害的响应完全不同。”Echeverri和她的团队最终确定在蝾螈中,c-Fos与JunB基因共同激活协同作用,将修复损伤引导向功能再生,而不是生成疤痕组织。这种基因激活的差异可追溯到调节基因表达的microRNA的作用。

研究人员通过修饰蝾螈的microRNA基因表达,他们能够强制蝾螈中形成同人类一样的c-Fos与c-Jun配对。具有人类配对的蝾螈在受伤后不能恢复功能性脊髓,而是形成了瘢痕组织——类似人类损伤修复中发生的情况。后续研究将调查人体细胞中是否存在相反的情况。

“参与蝾螈再生的基因在人类和蝾螈之间都是高度保守的,到目前为止,蝾螈还没有具有再生特异性基因,”Echeverri说。 “这完全取决于你在受伤后直接与谁合作,以及这种合作如何驱使向着再生,还是形成疤痕组织的方向发展。这有点像在生活中,你与谁合作会决定产生真正的积极或消极影响。”

了解蝾螈脊髓再生及其与人类过程的差异 - 以及更有趣的相似之处 - 将有助于研究人员开发出最终有望改善严重人类脊髓损伤的治疗方法。

Echeverri表示:“这不仅对人类脊髓损伤具有巨大的研究潜力,而且对许多神经退行性疾病也具有巨大的研究潜力。”

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原文检索:AP-1cFos/JunB/miR-200a regulate the pro-regenerative glial cell response during axolotl spinal cord regeneration

(生物通)

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