近日，據外媒報道，科學(xué)家在實(shí)驗室里培育出了一個(gè)多頭怪物。小小的水螅是一種淡水動(dòng)物，它身體的最小部分能再生一種全新的動(dòng)物。通常，它能完美地做到這一點(diǎn)：一只腳，一個(gè)瘦長(cháng)的身體，和一個(gè)有觸手的頭。但是，只要對水螅進(jìn)行一次基因調整，研究人員就可以創(chuàng )造出一種巨大的水合物。在它們的全身都能長(cháng)出功能齊全的頭部，它的頭部在6到9個(gè)之間。這種生物適合用古希臘怪物九頭蛇的名字命名。
圖片來(lái)自于? BRIGITTE GALLIOT, UNIGE
這些多頭的怪物不僅讓科學(xué)瘋狂，也讓研究人員對抑制水螅再生的原因產(chǎn)生了濃厚的興趣。而且這些發(fā)現還可以為癌癥研究提供有用信息。
雖然水螅是簡(jiǎn)單的動(dòng)物，再生部分不是什么成就。每一次再生，動(dòng)物必須組織它的身體計劃，只有一個(gè)頭在頂部，只有一個(gè)腳或基盤(pán)在底部。研究人員有一些研究成果，他們知道基因Wnt3是促進(jìn)頭部生長(cháng)的關(guān)鍵。
研究人員知道一定有一些分子抑制Wnt3。如果沒(méi)有這種抑制，水螅就會(huì )長(cháng)得到處都是。他們還知道，一種叫做β-catenin/TCF的特定受體和基因激活物存在Wnt3成長(cháng)的過(guò)程中。但他們錯過(guò)了“關(guān)機”開(kāi)關(guān)。日內瓦大學(xué)的遺傳學(xué)和進(jìn)化學(xué)教授Brigitte Galliot說(shuō)，他們知道，有些東西阻止水螅瘋狂再生。
所以Galliot和她的同事去尋找更多的證據。水螅的近親是水蛇、野生動(dòng)物或扁蟲(chóng)，它們也能再生。在平原蟲(chóng)基因組中，他們發(fā)現了440個(gè)基因，當β-catenin/TCF信號被阻斷時(shí)，這些基因變得不那么活躍，從而為尋找參與這個(gè)周期的其他基因提供了一個(gè)起點(diǎn)。
其中124個(gè)基因也存在于水蛇基因組中。在這些基因中，他們發(fā)現只有5個(gè)基因在水蛇管狀體的頂部最活躍，而在它的腳上最不活躍，這意味著(zhù)它們必須是與頭部生長(cháng)有關(guān)的特定基因。在這五種基因中，他們尋找在再生過(guò)程中變得越來(lái)越活躍的基因。剩下三個(gè)：Wnt3，Wnt5，還有一個(gè)叫Sp5。
研究團隊已經(jīng)知道Wnt3和Wnt 5的作用了。所以他們專(zhuān)注于Sp5。他們很快發(fā)現β-catenin/TCF促進(jìn)了Sp5，但是Sp5也可以抑制β-catenin/TCF信號。這聽(tīng)起來(lái)可能有點(diǎn)奇怪，但這正是研究人員正在尋找的東西：一種可以實(shí)現抑制作用的化合物。為了驗證他們的想法，他們種植了水合物，而不是用來(lái)表達Sp5基因。
Galliot說(shuō)：“在這些動(dòng)物中，100%會(huì )有異位頭部?！薄斑@真是太棒了?！盙alliot和她的同事們1月19日在《自然通訊》雜志上發(fā)文稱(chēng)，當水螅需要一個(gè)新的頭部時(shí)，它就會(huì )釋放出Wnt 3，它附著(zhù)在β-catenin/TCF上，激活了許多基因。包括Wnt3和Sp5。沒(méi)有Sp5，Wnt3將使循環(huán)繼續進(jìn)行，讓水螅冒出無(wú)數的頭狀花序。Galliot說(shuō)，這些腦袋完全是有功能的。他們有神經(jīng)系統觸手和工作嘴。
當Sp5出現時(shí)，就像它在自然界中一樣，它綁定到Wnt3，使激活劑無(wú)法找到并與β-catenin/TCF結合。在沒(méi)有Wnt3的情況下，β-catenin/TCF停止發(fā)送“制造一個(gè)頭！”信息。
Galliot說(shuō)，整個(gè)過(guò)程都是關(guān)于激活和抑制之間的平衡。這就是事情變得有趣的地方。結果證明Wnt3不僅僅存在扁蟲(chóng)、水合物和其他簡(jiǎn)單的再生動(dòng)物中。它也存在于哺乳動(dòng)物中，包括人類(lèi)。該基因似乎影響胚胎發(fā)育，這意味著(zhù)了解其功能可以幫助科學(xué)家了解控制人類(lèi)早期發(fā)育的因素。Galliot說(shuō)，Wnt3也是某種癌癥的關(guān)鍵驅動(dòng)因素?？赡躍p5可以阻止這種癌癥的擴散。
Galliot說(shuō)：“我們從這種簡(jiǎn)單的有機體中學(xué)到的東西告訴我們，我們可以在哺乳動(dòng)物身上做什么樣的測試來(lái)更好地理解它們?！薄八o了我們一個(gè)方向?！?/p>
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