과학자들은 개구리의 잃어버린 다리를 화학 칵테일로 다시 키웠다고 주장합니다.

개구리는 도롱뇽과 달리 잃어버린 팔다리를 재생할 수 없지만 흥미로운 새로운 실험은 개구리가 올바른 조건에서 잃어버린 신체 부위를 부분적으로 다시 자랄 수 있음을 시사합니다.

오늘 사이언스 어드밴스(Science Advances)에 발표된 한 논문 은 아프리카 발톱 개구리( Xenopus laevis )가 절단된 뒷다리를 부분적으로 다시 자라게 하는 새로운 치료법에 대해 설명합니다 . 치료는 5가지 다른 약물과 "BioDome"이라는 웨어러블 장치로 구성되었습니다. Tufts 대학과 Harvard 대학 Wyss Institute의 연구원들이 주도한 연구에 따르면 이 화학적 칵테일에 24 시간만 노출되면 18개월 동안 지속되는 재생 기간이 촉진됩니다.

논문의 첫 번째 저자이자 Tufts의 연구원인 Nirosha Murugan은 성명에서 "우리가 선택한 약물이 거의 완전한 팔다리를 만드는 데 도움이 되었다는 사실을 알게 되어 매우 기쁩니다."라고 말했습니다. "몇 달에 걸친 재생 과정을 시작하기 위해 약물에 짧은 노출만 필요했다는 사실은 개구리와 아마도 다른 동물이 행동으로 촉발될 수 있는 휴면 재생 능력을 가질 수 있음을 시사합니다."

자발적인 재생이 불가능한 동물이 특정 조건에서 손실된 팔다리 와 장기 및 조직과 같은 다른 신체 부위를 다시 자랄 수 있음을 시사하는 흥미로운 성과입니다. 이 정확한 전략 은 인간에게는 효과가 없을 수도 있지만, 새로운 논문은 포유류에 대해 유사한 것을 개발하기 위한 희망으로 미래 연구에 정보를 제공할 수 있습니다. 즉, 새로운 연구 는 매우 예비적이며 결과를 확인하고 관찰된 재생을 담당하는 메커니즘을 더 잘 설명하기 위해 더 많은 작업이 필요합니다.

도롱뇽, 불가사리, 게 및 일부 도마뱀은 잃어버린 신체 부위를 재생할 수 있지만 개구리는 재생할 수 없습니다. 인간의 간은 90%가 제거된 후에도 완전한 크기로 다시 자랄 수 있지만 포유류도 마찬가지입니다. 그리고 과학자들이 2019년에 배웠 듯이 우리는 관절에서 손상되거나 과로한 연골을 재생하는 능력도 있습니다. 잃어버린 손가락이나 다리 전체를 다시 자라게 하는 것은 포유류의 상처 치유 작용 방식을 고려할 때 불가능합니다. 대부분의 경우 부상은 흉터 조직으로 덮여있어 감염이나 추가 손상으로부터 보호 합니다.

새로운 연구의 공동 저자이자 Tufts의 생물학자인 Michael Levin은 세포 배치가 무엇을 만들 것인지 결정하는 방법을 이해하기 위해 20년 이상을 보냈습니다. 이 연구는 결과적인 통찰력이 선천적 결함, 암, 외상성 부상, 노화, 조직 및 사지 재생에 대한 치료로 이어질 수 있기 때문에 중요합니다.

레빈은 이메일에서 “사람들은 이미 장기를 재생하는 도롱뇽과 같은 동물을 연구하면서 사지 재생에 대해 오랫동안 연구해 왔습니다. "우리의 접근 방식은 줄기 세포 이식이나 게놈 편집에 중점을 둔 다른 접근 방식과 다릅니다. 프로세스를 미세하게 관리하려고 하기보다는 세포가 배아 발달에서 이미 수행한 작업을 다시 시작하도록 설득할 간단한 신호를 찾습니다."

이를 확신시키기 위해 Levin과 그의 동료들은 5가지 약물이 포함된 엘릭서를 만들었습니다. 이 엘릭서는 집합적으로 세포 증식을 촉진하고, 염증을 줄이며, 세포를 복구 모드로 밀어넣고, 콜라겐 생성을 억제하고(반흔 형성으로 이어질 수 있음), 세포의 성장을 촉진합니다. 신경 섬유, 혈관 및 근육.

실험을 위해 팀 은 115마리의 성인 암컷 아프리카 발톱 개구리 의 뒷다리를 절단했습니다 . 관련된 윤리와 관련하여 Levin은 그의 팀이 "수의사 및 수생 동물 전문가 위원회의 승인을 받은 광범위한 프로토콜" 을 가지고 있으며 고통을 최소화하기 위해 전신 마취를 사용했다고 말했습니다. “동물에 대한 존중은 우리의 모든 작업의 ​​핵심 요소입니다.”라고 그는 덧붙였습니다.

화학적 칵테일의 성분은 분명히 성공에 매우 중요했지만 생물반응기 역시 중요했습니다 . 웨어러블 장치는 그루터기를 닫는 일반적인 과정을 억제하고 대신 사지 재생을 촉진했습니다. 연구의 공동 저자이자 Tufts의 엔지니어인 David Kaplan은 BioDome을 사용하여 "적절한 약물과 함께 흉터 조직의 간섭 없이 재건 과정을 진행할 수 있는 양막과 같은 환경을 모방"하는 데 도움이 되었습니다. , 성명에서 말했다.

팔다리가 다시 자라는 데 몇 달이 걸렸지만 결과는 극적이었습니다. 재생된 뒷다리는 거의 완벽하게 기능하여 원본과 유사한 뼈 구조와 내부 조직(뉴런 포함)을 나타냅니다. 개구리는 뼈가 없어도 여러 개의 발가락을 재생했습니다. 테스트에서 개구리는 일반적인 방식으로 물 속을 헤엄쳤고 재생된 다리를 찔러도 반응했습니다.

"우리의 집합적 데이터는 조기 표적 중재가 재생의 부담을 사지 자체로 전가할 수 있음을 시사하며, 줄기 세포의 사용, 일련의 치료 및 회복 성장 및 패턴화의 지속적인 미세 관리의 기타 수단과 같은 장기 치료 전략에 대한 의존을 피할 수 있습니다. " 과학자 들을 논문 에 쓰십시오 .

개구리와 인간은 생물학에서 매우 다르기 때문에 나는 Levin에게 그 발견이 포유류에 얼마나 번역 가능한지 물었습니다.

“모든 척추동물은 주요 해부학적 제어 기계를 공유합니다. 도롱뇽이 재생될 수 있다면 우리도 가능하다”고 대답했다. “ BioD ome과 칵테일 을 조정해야 할 수도 있고 아직 인체 실험을 할 준비가 되지 않았지만 이것이 결국 의학적 재생의 길이라고 생각합니다. 그리고 사지뿐만 아니라, 그 칵테일에는 사지에 특정한 것이 없으며, 세포가 정상적으로 거기에 가는 것을 자라게 하는 신호입니다.”

다음 단계의 측면에서 팀은 쥐에서 새로운 칵테일을 테스트 한 다음 필요에 따라 혼합물을 최적화할 계획입니다.

연구자들은 배아 발달과 관련된 분자 경로가 치료에 의해 활성화되었을 것이라고 추측하지만 향후 연구에서는 이에 대해 더 조사해야 합니다. 다른 연구원들이 이러한 결과를 복제하고 관련된 정확한 재생 과정에 대해 자세히 알아보는 것도 좋을 것입니다. 그럼에도 불구하고 이것은 유망한 시작이며 미래 연구를 위한 흥미진진한 새로운 방향입니다.

더 보기 : 인간은 손상된 신체 부위를 재생하는 '도롱뇽과 같은' 능력을 가지고 있습니다.