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黑暗中发光的蝾螈揭示了肢体再生之谜的线索

经过卡迈林·格里瑟，CNN

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发布于美国东部时间2025年6月12日星期四下午3:05

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蝾螈有再生断肢的特殊能力。

bryce Van Laanen/东北大学

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一种长着褶边腮、礼貌微笑和发光绿色皮肤的微小生物刚刚给科学家们提供了一条重要线索，以解决生物学最大的谜团之一:肢体再生。

水生火蜥蜴叫蝾螈因其不寻常的再生能力而闻名于世。现在，研究人员在周二出版的一项新研究中揭示了这种超能力背后的复杂过程《自然·通讯》.

“该领域的一个长期问题是，有什么线索告诉损伤部位的细胞只长回手，或者长回整个手臂，”高级研究作者詹姆斯·莫纳汉说，他是生物学教授，也是东北大学生命系统化学成像研究所的主任。

研究发现，在视黄醇痤疮治疗中常见的一种叫做视黄酸的物质负责发出信号，指示美西螈受伤的细胞应该再生的身体部位，以及如何再生。

莫纳汉解释说，视黄酸对人类胚胎的发育也很重要，它告诉细胞在哪里长出头、头和脚。但由于未知的原因，我们的大多数细胞在子宫内失去了“倾听”分子再生信号的能力。

尽管再生整个人类肢体似乎仍然是科幻小说中遥远的事情，莫纳汉说，研究这些两栖动物中视黄酸的信号功能可以帮助开发新的人类愈合方法和基因疗法。

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研究视黄酸在这些“微笑”的水生蝾螈中的信号功能，可能有助于科学家为人类开发新的治愈方法和基因疗法。

alyssa Stone/东北大学

蝾螈视黄酸的研究

蝾螈在黑暗中不会自然发光。为了观察视黄酸的信号线索，莫纳汉的团队使用了转基因蝾螈，只要分子激活受伤的细胞，它们就会发出绿色荧光。

起初，研究小组采取了一种更“科学怪人”的方法，通过向蝾螈的系统中注射过量的视黄酸并观察其效果。在截肢的地方，蝾螈会长得比它们需要的更多——用整个手臂代替一只手。

“如果你向(受伤部位)扔一吨视黄酸，所有这些可能与必要的蓝图无关的不同基因都将被激活，”麻省大学波士顿分校的生物学副教授凯瑟琳·麦库斯克说，她没有参与这项研究，但也从事蝾螈肢体再生的研究。

为了更好地理解蝾螈如何利用其天然水平的视黄酸进行肢体再生，莫纳汉和他的团队改变了他们的方法。

“我们发现一种单一的酶负责分解(蝾螈)体内的视黄酸，”莫纳汉说。当他的团队阻断这种酶时，同样的弗兰肯斯坦效应再次发生。”这真的很令人兴奋，让我们大吃一惊，因为它表明(天然)视黄酸的水平是由其分解控制的。"

麦库斯克解释说，换句话说，受伤的美西螈手知道不能长出手臂，部分原因是这种叫做CYP26B1的酶阻止了再生过程的进一步发展。

莫纳汉说，到目前为止，了解美西螈再生系统中的这种关系只是拼图的一部分。下一步将是准确识别再生过程中视黄酸靶向细胞内的哪些基因，以进一步揭示这些细胞遵循的“蓝图”。

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蝾螈在黑暗中不会自然发光——这些被转基因的蝾螈是为了更好地理解它们如何利用视黄酸来生长失去的肢体。

蒂莫西·杜尔

人类能从蝾螈身上学到什么

莫纳汉说，当蝾螈的细胞受伤时，它们会经历一个称为去分化的过程，在这个过程中，它们会失去“记忆”，并恢复到胚胎状态。在这种胚胎状态下，细胞专注于生成新的肢体，它们可以再次听取视黄酸信号来构建和生长。

然而，人类细胞在受伤时不会去分化，因此它们不能对视黄酸信号做出反应。相反，我们的组织对伤害的反应是结疤，堆积胶原蛋白，然后收工，莫纳汉说。

但是，如果有一种方法可以让人类细胞接受这些指令来再次构建肢体，那会怎么样呢？

“当谈到基因治疗时，这个问题非常有趣，因为也许我们不需要添加或删除基因来诱导人类再生——我们只需要在正确的时间打开适当的基因或在正确的时间关闭适当的基因，”莫纳汉说，他指的是CRISPR等允许科学家对DNA进行改变的技术预防和治疗疾病.

麦库斯克说，人类肢体再生可能还很遥远，但一旦科学家对视黄酸信号有了更多的了解，技术可以帮助人类细胞恢复这种再生能力，以愈合伤口和防止疤痕。

麦库斯克研究的一部分集中在如何加速肢体再生的过程。麦库斯克说，对于蝾螈来说，可能只需要几天就能重新长出它们的小手，但对于一个完全成年的人来说，这个过程可能需要几年。

“我们继续做这项基础生物学研究很重要，”麦库斯克说。“我们正在寻找超级新颖的方法来做我们认为目前人类医学无法做到的事情。”

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