器官再生:一个不太可能的鱼的故事

Poss博士将他们最令人惊讶的发现归功于这种通过颜色在显微镜下区分和追踪数十种细胞类型的能力。他解释说:“我们有可能回顾观察斑马鱼胚胎心脏形成过程中特定细胞类型的分裂和增殖。平均而言，我们发现通常有只有8个心肌细胞复制形成大片的组织，最终形成整个心脏壁。这让我们非常惊讶。”这一发现和其他一些发现将研究人员的注意力转向了其他来源的新细胞。研究人员的注意力已经越来越集中在利用干细胞促进再生上。正如Poss所说:“我们在鱼身上发现的是，心肌细胞——心肌细胞——不仅是胚胎心脏最初形成时心肌细胞的来源，也是再生过程中新的心肌细胞的来源。在这些情况下，它们确实表现得像干细胞，并且比我们最初认为的单个心肌细胞扩张得更多。我们还不知道这是怎么发生的，为什么会发生。但在鱼类身上的这一发现将更多的注意力转向了肌肉细胞，而不仅仅是将干细胞作为实现再生的途径。因为，在这些鱼身上，我们已经能够清楚地看到心肌细胞本身是如何在再生过程中起核心作用的。”

另一个意想不到的发现是对局部损伤的反应程度。Poss说:“我们预计受伤地区会有非常局部的反应。我们预计所有的再生和信号传递都发生在受伤的部位。我们发现这是一个更加动态的过程。如果你损伤了心脏的一个很小的区域，你就会得到远离损伤部位的信号和通路的激活。我们损伤了心室，在损伤后数小时内发现心房有信号反应。这是一种机制当心脏受到局部损伤时在第一天就会有整个器官的反应。然后，组织意识到损伤是局部的，这时信号和反应开始集中。它比我们预期的更有活力。而且，这不是渐进的——器官范围内的早期反应会在一个小时内发生，我们可以看到，受伤心脏中的一组特定基因在各处都被激活，而不仅仅是在受损区域。 Within a couple of days those genes are turned on only at the injury site... We did not expect to find this and think it's important for the ability to regenerate. This process of 'finding' the injury is probably critical to target signaling that supports tissue reformation at that particular site."

该小组还继续如此快速的斑马鱼从伤病中，这将是在大多数其他脊椎动物致命的恢复感到惊讶。“我们的最严重的伤是遗传消融或整个心脏杀死了所有的肌肉细胞的三分之二这是一个令人难以置信的严重伤害他们进入心脏衰竭与人类非常晚期心脏衰竭的所有经典标志：。水肿，锻炼，休克，呼吸急促，嗜睡敏感度。......在人类中，很少有我们能为这个级别心脏衰竭的事。这些鱼能长肌肉的背部和扭转的症状！在一两个星期的你甚至不能告诉他们受伤。他们在坦克周围迸溅，再生能力本身仍令我感到奇怪。”POSS笑着说。

这些重要的和意想不到的发现强调了基础研究，最近在努力保持资金的重要性。由于POSS所说的那样，“当你正在寻找的东西是如何工作的这个基本层面 - 它是如何发生的 - 你有机会找到任何这就是为什么我们很多人都真坚持认为我们需要继续支持基础研究我们。需要研究的基本发育生物学 - 胚胎如何生长和器官如何形成的动物从少年到成年阶段推移会发生什么 - 。我们不知道太多关于这一点，会发生什么时，任何组织回收物 - 鳍或心脏，视网膜，肌肉，肝脏或胰腺 - 通常这些事情，据我们现在知道，共享的信号通路，他们以不同的方式使用的一个子集有将要组织的具体机制，以及这一切 - 。身体工作 - 所有连接在一起......这就是科学应该是怎样工作的。”

在完全理解心脏再生之前，还有很多工作要做。关键问题仍然存在，例如新生成的细胞如何知道它们是什么，去哪里，以及如何发挥作用？在由电耦合肌肉组织组成的心脏中，这是一个特别令人困惑的问题。新的心脏细胞如何定位并融入受伤的跳动的心脏而不引起心律失常？通过告诉再生过程何时停止来防止过度生长的机制是什么？

现在有数百个实验室的全球研究斑马鱼和开发新的遗传工具来操纵它们有助于加速整个领域的研究结果。尤其以使用蛋白质标志物和在共聚焦色分离的改进和定制波长的荧光立体成像的能力 - - 在显微镜的速度和灵敏度的提高也有助于发现在再生医学的快节奏。

Poss和他在杜克大学的团队继续致力于揭示再生的基本机制。“最终的目标是弄清楚斑马鱼系统的再生是如何发生的，并将这些概念应用到哺乳动物的环境中。观察老鼠、老鼠或人类的心脏，它们通常在任何类型的伤害后都会留下疤痕，并开始应用我们在鱼类中发现的因素，以支持另一种动物的组织再生。”随着在再生方面的新发现比以往任何时候都要快，我们有希望比任何人曾经认为的可能更快地实现这一目标。

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