重大進展！揭示不同的肌纖維在組織再生中起著的不同作用

在一項新的研究中，來自美國麻省理工學院懷特海德生物醫(yī)學研究所的研究人員闡明了不同的肌肉細胞類型在協(xié)調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，再生無法進行。他們報道，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（比如形成一個頭而不是兩個）所必需的。相關研究結果于2017年11月22日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“Orthogonal muscle fibres have different instructive roles in planarian regeneration”。

論文通信作者、懷特海德生物醫(yī)學研究所研究員、麻省理工學院生物學教授、霍華德休斯醫(yī)學研究所研究員Peter Reddien說，“器官和組織再生的關鍵奧秘之一就是動物如何啟動導致再生的所有細胞步驟和分子步驟？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適當?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問題。”

十多年來，Reddien和他的實驗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再生的生物學機制。這種扁形蟲具有一些令人印象深刻的再生能力：當被切成兩段時，每段能夠再生形成兩個完整的有機體所需的身體部分。在之前的研究中，Reddien團隊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，這些基因給細胞提供區(qū)域特異性的指令，就像一組GPS坐標那樣告訴細胞它們在體內的位置，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，存在著幾種肌肉細胞類型。為了評估這些不同的肌肉細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，當受到抑制時，這些縱向肌纖維不會形成。類似地，nkx1-1基因是圓形肌纖維的生物標志物，當它的功能下降時，這些圓形肌纖維不會產(chǎn)生。利用這兩種基因，他們能夠測試**這些不同的肌肉細胞類型對再生的影響。

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

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

當這些研究人員更加深入地研究這一發(fā)現(xiàn)時，他們了解到當這些縱向肌纖維缺失時，兩種至關重要的基因的功能受到破壞。這兩種被稱作notum和follistatin的基因以它們在再生中的作用而為人所知，在組織遭受損傷后，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)揮著的一種關鍵作用。當這些圓形肌纖維缺失時，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，比如再生出兩個頭部而不是一個。

這些結果強調了肌肉在指導這種組織再生程序中發(fā)揮著一種重要的之前未被認識到的作用。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制讓真渦蟲等一些動物如此出色地完成再生和修復傷口，人們才能理解是什么限制了人類的這種再生和修復的能力。”

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