脊椎動物器官再生,何以實現(xiàn)?
長期以來,科學(xué)界有個懸而未決的問題:脊椎動物能不能在完全沒有殘留組織的情況下,再造一個器官?特別是胸腺——作為免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵器官,它在大多數(shù)動物中只具備有限的修復(fù)能力,且必須依賴殘存的胸腺結(jié)構(gòu)或祖細胞。所以,想要徹底切除胸腺,再讓它完全長出來,幾乎沒人相信能做到。
但奇跡還是發(fā)生了。日前,首都醫(yī)學(xué)科學(xué)創(chuàng)新中心研究人員攜手馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院團隊首次證實,在無任何組織殘留的條件下,脊椎動物能夠完全再生一個復(fù)雜的淋巴器官——胸腺。而給科學(xué)家?guī)硐M氖撬追Q六角恐龍的墨西哥鈍口蠑螈,這個以斷肢再生聞名的超級生物,再一次刷新了人類的認知。
為了探究這個問題,科學(xué)家以再生能力極強的墨西哥鈍口蠑螈為研究模型,完成了一系列近乎苛刻的實驗:精準(zhǔn)徹底的胸腺全切術(shù)、連續(xù)高分辨率時序成像、單細胞組學(xué)、功能性驗證以及基因功能缺失實驗,系統(tǒng)性地追蹤并證實了胸腺再生的完整動態(tài)過程。從手術(shù)到數(shù)據(jù),耗費多年,當(dāng)數(shù)據(jù)最終呈現(xiàn)時,團隊只剩下震驚:35天后,墨西哥鈍口蠑螈長出了一個全新的胸腺——形態(tài)一樣、細胞類型一樣,連功能都和原生的一模一樣。功能性移植實驗進一步證明:再生胸腺能夠長期招募造血祖細胞,持續(xù)生產(chǎn)可遷移的功能性T細胞。它不是“長了個樣子”,而是真的重新開始工作了。
那么,驅(qū)動這一驚人再生過程的關(guān)鍵信號是什么?
通過單細胞RNA測序技術(shù)繪制胸腺再生階段圖譜,評估了其多樣化細胞群體的再現(xiàn),并鑒定了這一過程中的關(guān)鍵分子驅(qū)動因子,研究團隊發(fā)現(xiàn),F(xiàn)oxn1,作為胸腺發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)控因子,對于胸腺大小和完整的T細胞產(chǎn)量仍然至關(guān)重要,但令人驚訝的是,它并非啟動再生的“開關(guān)”。
相反,真正的“鑰匙”,來自兩個信號通路:骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP,已知影響哺乳動物胸腺穩(wěn)態(tài))和一個較少被理解的“再生啟動器”——中期因子(Midkine,MDK)。研究顯示,阻斷MDK會顯著抑制再生,而經(jīng)典的WNT信號通路在這一過程里居然并不需要。團隊表示:“損傷后MDK的瞬時爆發(fā),是整個再生程序啟動最清晰的分子線索?!边@意味著,我們第一次找到了一個可以啟動脊椎動物免疫器官重建的“主控按鈕”。
專家表示,該研究是生物學(xué)領(lǐng)域的重大突破。它是首個脊椎動物復(fù)雜淋巴器官原位再生案例,具有深遠的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)價值。因為,科學(xué)家在墨西哥鈍口蠑螈身上發(fā)現(xiàn)的兩個關(guān)鍵“開關(guān)”——中期因子與骨形態(tài)發(fā)生蛋白信號通路,有望成為未來修復(fù)胸腺的“鑰匙”。
簡單來說,如果能找到安全方法,在人體內(nèi)激活類似的信號通路,就有可能幫助那些胸腺受損的人群——比如做過胸腺手術(shù)的兒童,患有特定免疫缺陷的患者,或是隨著年紀(jì)增長免疫力下降的老年人——重新激活或增強胸腺功能,幫助身體重新?lián)碛袕姶蟮拿庖呒毎爸圃旃S”。
這不僅是一個實驗室里的發(fā)現(xiàn),它已指向了一條清晰的藥物研發(fā)路徑:弄清啟動再生的“種子細胞”是什么;揭示再生器官大小和位置如何被精準(zhǔn)調(diào)控;探索這種強大再生能力與人類胸腺自然衰老之間的關(guān)系;驗證相關(guān)信號通路在哺乳動物身上是否同樣有效……
隨著探索的深入,科學(xué)家將加速推動針對性的靶向藥物或細胞療法走向臨床,讓這項研究真正造福人類健康。
(本報記者 崔興毅)
《光明日報》( 2025年12月11日 16版)
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