以色列理工学院的研究人员发现了一种令人惊讶的自然修复机制:与先前认为的不同,成熟的老化细胞保留了"逆转时间"的非凡能力,能够重新变回活跃的干细胞,从而再生受损组织。
这项发表在《自然通讯》杂志上的发现挑战了主流观点,即组织中干细胞的丧失是一个不可逆转的过程,最终必然导致组织崩溃和疾病。按照这种观点,受损组织的显著再生需要移植外部细胞。以色列理工学院的研究人员表明,这种观点并不完全准确,身体自身可以激活内部"重编程"机制进行修复。
角膜再生追踪
在这项研究中,Ruth和Bruce Rappaport医学院的Ruby Shalom-Feuerstein教授和Shalini Dimri-Wagh博士使用了一种创新系统,使他们能够在透明角膜中用一系列荧光颜色标记干细胞,并在活体小鼠中跟踪它们的活动。该系统还允许他们消除干细胞并检查组织的再生能力。
Shalom-Feuerstein表示:"我们惊讶地发现,即使所有干细胞被破坏,角膜仍能自我再生。更令人惊讶的是修复过程本身。受伤后,即使是成熟的老化细胞也会经历重编程,变成终生发挥作用并防止疾病发展的干细胞。虽然在人类等复杂生物体中,再生整个器官的能力确实已经丧失,但我们的研究表明,这部分能力仍然存在。"
"换句话说,身体具有补充自身干细胞储备的显著能力,这种能力通常仅归因于简单生物体,例如能够再生被截肢的肢体。这意味着,我们可能有一天能够激活身体内部已经存在的自然机制,并利用它们进行愈合,而不是仅仅依赖移植或外部干预。"
免疫细胞助力修复
研究人员发现,重编程过程不仅仅是暂时的:新形成的细胞在很长一段时间内作为干细胞发挥作用,实现持久的组织修复。他们还确定了一个驱动该过程的关键组成部分:免疫系统细胞,特别是巨噬细胞,它们通常到达受伤部位以对抗细菌,但在激活再生过程中也发挥着额外和核心的作用。通过分泌信号分子,它们触发老化细胞恢复活力及其向干细胞的转化。
潜在影响非常深远。理解这一机制代表着一项突破,可能带来促进身体在受伤或疾病后自然愈合组织的疗法,可能消除对移植的需求。在角膜等组织中,干细胞损伤可能导致严重视力障碍甚至失明,这一发现可能具有重大临床意义。
前景可期,人类测试在即
研究人员强调,该研究主要在小鼠身上进行,但人类角膜细胞的结果令人鼓舞。他们目前正在研究该机制是否也存在于人类中并可以应用。Shalom-Feuerstein补充道:"这是理解一种至今未知的自然过程的第一步。下一个挑战是学习如何控制它以及如何将其用于再生医学。"
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