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肌细胞帮真涡虫眼睛重生

来源:科学网 编辑:金子 2020-06-28 10:55:35

  如果淡水生活的真涡虫可以在几天内重新长出眼睛。它们是如何做到这一点的呢?这是美国怀特海德研究所Peter Reddien实验室多年来一直在研究的问题。近日,该团队有了一些新见解:他们发现了一种新类型的细胞,有可能作为路标来帮助这些蠕虫完成从眼睛到大脑的神经回路重建。

  这种蠕虫可以再生身体的任何部分,而眼睛尤其是一个值得研究的部分。真涡虫的眼睛由能捕捉光线的光感受器神经元组成,这些神经元通过轴突连接到大脑。当神经系统在胚胎中发育时,被称为先锋轴突的第一批神经纤维蜿蜒穿过组织,形成感知和解释外部刺激所需的回路。这些轴突由一种叫做路标细胞的特殊细胞帮助前进。在许多生物体中,一旦发育完成,这些路标细胞通常不会在成年期得到更新。这就是为什么当人类经历大脑或神经损伤时,这种损伤通常是永久性的。

  然后,在2018年,Reddien实验室的Lucila Scimone在成年真涡虫身上发现了一些令人惊讶的东西:一群神秘的细胞可能在引导轴突生长方面发挥了作用。

  当研究人员对这些细胞进行鉴定时,他们发现这些细胞不表达任何作为光感受器神经元特征的基因。相反,他们在肌肉组织中发现了相关标记。在其他生物体中,路标细胞通常是神经元或神经胶质。肌肉细胞充当路标是不寻常的。但之前研究表明,真涡虫肌肉细胞还发挥着其他特殊的作用,比如分泌细胞外基质。

  研究人员开发了一种眼移植方法,可以把一只动物的眼睛移植到另一只动物身上。这时,如果位置合适,来自眼睛的轴突投影,基本上会连接到大脑,产生一种功能状态。

  研究人员还创造了基因工程涡虫,它们有肌肉细胞,但是没有眼睛,然后把眼睛移植到它们没有眼睛的头上。果然,神经元正常生长,并能调整它们的轨迹。但没有这些细胞,情况就不一样了。当研究人员将眼睛移植到没有这些肌肉细胞的涡虫身体时,光感受器神经元并没有连接到大脑中心。

  这些发现表明,这些细胞完全独立于视觉系统——它们不是由眼睛或光感受器神经元形成的,而是可能在神经元生长之前就形成了——这为路标的作用提供了更多的证据。

  这项研究在扩大再生医学能力中向前迈进了一步。研究人员表示,想象这样一个场景:某人经历了脊髓损伤、眼损伤或中风,导致神经回路丧失,我们的研究对生物体再生治疗这些损伤提供了见解。

责任编辑:金子
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