科学家在实验室里培育的多头怪物或有助于癌症研究

2019年01月22日 16:32 次阅读 稿源:快科技 条评论

近日,据外媒报道,科学家在实验室里培育出了一个多头怪物。小小的水螅是一种淡水动物,它身体的最小部分能再生一种全新的动物。通常,它能完美地做到这一点:一只脚,一个瘦长的身体,和一个有触手的头。但是,只要对水螅进行一次基因调整,研究人员就可以创造出一种巨大的水合物。在它们的全身都能长出功能齐全的头部,它的头部在6到9个之间。这种生物适合用古希腊怪物九头蛇的名字命名。

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图片来自于 © BRIGITTE GALLIOT, UNIGE

这些多头的怪物不仅让科学疯狂,也让研究人员对抑制水螅再生的原因产生了浓厚的兴趣。而且这些发现还可以为癌症研究提供有用信息。

虽然水螅是简单的动物,再生部分不是什么成就。每一次再生,动物必须组织它的身体计划,只有一个头在顶部,只有一个脚或基盘在底部。研究人员有一些研究成果,他们知道基因Wnt3是促进头部生长的关键。

研究人员知道一定有一些分子抑制Wnt3。如果没有这种抑制,水螅就会长得到处都是。他们还知道,一种叫做β-catenin/TCF的特定受体和基因激活物存在Wnt3成长的过程中。但他们错过了“关机”开关。日内瓦大学的遗传学和进化学教授Brigitte Galliot说,他们知道,有些东西阻止水螅疯狂再生。

所以Galliot和她的同事去寻找更多的证据。水螅的近亲是水蛇、野生动物或扁虫,它们也能再生。在平原虫基因组中,他们发现了440个基因,当β-catenin/TCF信号被阻断时,这些基因变得不那么活跃,从而为寻找参与这个周期的其他基因提供了一个起点。

其中124个基因也存在于水蛇基因组中。在这些基因中,他们发现只有5个基因在水蛇管状体的顶部最活跃,而在它的脚上最不活跃,这意味着它们必须是与头部生长有关的特定基因。在这五种基因中,他们寻找在再生过程中变得越来越活跃的基因。剩下三个:Wnt3,Wnt5,还有一个叫Sp5。

研究团队已经知道Wnt3和Wnt 5的作用了。所以他们专注于Sp5。他们很快发现β-catenin/TCF促进了Sp5,但是Sp5也可以抑制β-catenin/TCF信号。这听起来可能有点奇怪,但这正是研究人员正在寻找的东西:一种可以实现抑制作用的化合物。为了验证他们的想法,他们种植了水合物,而不是用来表达Sp5基因。

Galliot说:“在这些动物中,100%会有异位[额外的]头部。”“这真是太棒了。”Galliot和她的同事们1月19日在《自然通讯》杂志上发文称,当水螅需要一个新的头部时,它就会释放出Wnt 3,它附着在β-catenin/TCF上,激活了许多基因。包括Wnt3和Sp5。没有Sp5,Wnt3将使循环继续进行,让水螅冒出无数的头状花序。Galliot说,这些脑袋完全是有功能的。他们有神经系统触手和工作嘴。

当Sp5出现时,就像它在自然界中一样,它绑定到Wnt3,使激活剂无法找到并与β-catenin/TCF结合。在没有Wnt3的情况下,β-catenin/TCF停止发送“制造一个头!”信息。

Galliot说,整个过程都是关于激活和抑制之间的平衡。这就是事情变得有趣的地方。结果证明Wnt3不仅仅存在扁虫、水合物和其他简单的再生动物中。它也存在于哺乳动物中,包括人类。该基因似乎影响胚胎发育,这意味着了解其功能可以帮助科学家了解控制人类早期发育的因素。Galliot说,Wnt3也是某种癌症的关键驱动因素。可能Sp5可以阻止这种癌症的扩散。

Galliot说:“我们从这种简单的有机体中学到的东西告诉我们,我们可以在哺乳动物身上做什么样的测试来更好地理解它们。”“它给了我们一个方向。”

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