澳洲治愈科学:蚕、斑马鱼以及如何再生人类心脏

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这是最基本的医疗问题:如何治愈伤口?

您可能认为现代科学已经解决了所有问题,但慢性伤口的全球负担估计高达 2500 亿美元。任何时候,都有 42 万澳大利亚人正在护理这样一个无法快速愈合的伤口。

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生长到受伤肌肉中的感觉神经元会释放一种关键肽,科学家们正试图利用这种肽来增强身体的伤口愈合能力。图片来源:Mikaël Martino 副教授

例如,糖尿病患者经常患有顽固的足部溃疡随着年龄的增长,我们所有人都在努力修复割伤和擦伤。 mpox紧急情况凸显了开放性溃疡的危险,因为病毒通过感染性病变传播。

为了更好地治愈割伤、病变、枯萎的肌肉和破损的组织,科学家们转向了一种奇怪的炼金术– 他们通过用等离子和毛毛虫纺出的沸腾丝喷射藻类,创造了高科技的新药膏。

他们希望有一天,我们能够如此擅长治愈伤口,以至于我们能够修复通常无法再生的组织,包括心脏和大脑的组织。

但首先,让我们看看斑马鱼,它们有一些科学家迫切希望借用的杀手级技巧。

两种促进组织修复的分子

Peter Currie 教授是莫纳什大学澳大利亚再生医学研究所的研究主任,他将斑马鱼作为他一生的缪斯。

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小鱼具有再生人类无法再生的组织的非凡能力:它们可以重新长出鳍并改造它们的心脏、视网膜和脊髓。

2021 年,Currie 在鱼体内发现了一种名为 NAMPT 的分子,它可以将肌肉内的干细胞发送到“超级驱动器”,从而触发破损的组织缝合回来

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Peter Currie 在莫纳什大学斑马鱼实验室。图片来源:澳大利亚再生医学研究所/提供

当柯里将 NAMPT 作为糊剂涂抹到小鼠的伤口上时,伤口愈合得非常快。他将这一发现转变为一家初创公司,并正在筹集资金进行人体试验,最终目标是利用 NAMPT 逆转肌肉萎缩症。

最近,该研究所的另一位科学家 Mikaël 副教授马蒂诺 (Martino) 发现了一种分子,其闭合伤口的速度比正常情况快 2.5 倍,并且再生的肌肉数量是原来的 1.6 倍。

这项研究基于这样的新认识:检测疼痛的感觉神经元在触发肌肉再生方面也发挥着至关重要的作用。柯里解释道,“这些神经元进入伤口部位,它们告诉你的大脑事情进展不太顺利——它们是疼痛感受器。”他说。

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屁股副教授米凯尔·马蒂诺 (Mikaël Martino) 和控制免疫系统和组织修复的“傀儡大师”感觉神经元的艺术表现。图片来源:澳大利亚再生医学研究所

“但是米凯尔的发现确实非常了不起——它们实际上从神经元中分泌出一种特殊的分子,在伤口中创造了一个非常促再生的环境。”

这种分子 - 降钙素基因相关肽或 CGRP – 指示免疫细胞开始修复组织。研究人员曾经将这些免疫细胞视为“自卸车”,它们会淹没受伤部位,清理干净,然后匆匆离开,以便组织开始自我修复。

现在我们知道了这些免疫细胞柯里说,这对再生反应本身至关重要。通过 CGRP 等分子,我们可以利用它们来发挥我们的优势。

“您可以将这种肽注射到慢性伤口中,例如糖尿病溃疡,它会刺激反应,从而使伤口愈合。因此,它正在解决伤口愈合领域的一些大而棘手的问题。”

用毛毛虫丝修复心脏组织

但是,如果我们想在治疗中使用这些神奇的分子和其他有前途的疗法身体要修补破损的器官,有一个问题——它们很快就会崩溃,有时在几个小时内就会崩溃。

工程师们正在与生物学家合作,创建可以提供此类疗法并使它们保持活跃的支架体内。

副教授例如,新南威尔士大学的生物工程师 Jelena Rnjak-Kovacina 正在研究使用蚕茧中的丝来修复受损的心脏组织,该组织不会自行再生。

丝绸既具有可塑性,又具有可塑性。与用于防弹背心的合成纤维凯夫拉尔一样坚固。 Rnjak-Kovacina 说,你可以将其制作成柔软、海绵状的珠子或强度足以钻穿骨头的螺钉。

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斑马鱼:可以再生心脏的不起眼的水族馆居民,鳍和脊椎图片来源:iStock

但她最近的研究围绕着煮沸丝绸并用光对其进行处理,使其变得“微凝胶”。这种果冻状物质促进组织生长。

“它提供了一些线索,告诉细胞去哪里以及在哪里制造新组织,”Rnjak-Kovacina 说。

“丝绸是一种蛋白质,所以我们的身体实际上可以识别它,然后可以降解它。随着时间的推移,它可以被您的天然组织所取代。这就是我们研究背后的目标。”

微凝胶还可以装载药物、生长因子,也许有一天,还可以装载柯里和马蒂诺发现的那种再生分子。

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屁股副教授显微镜下的 Jelena Rnjak-Kovacina 和她的丝微凝胶。图片来源:Jelena Rnjak-Kovacina 博士/新南威尔士州

“这是这是双重的,对吧?我们试图提供那些引导组织的物理线索,以及用那些化学线索来加载材料。Rnjak-Kovacina 说。

除了心脏研究之外,Rnjak-Kovacina 还在测试微凝胶用于治疗皮肤伤口和烧伤的用途。

等离子体喷砂藻类让创可贴相形见绌

澳大利亚又一项发明让创可贴相形见绌。弗林德斯大学的研究人员最近获得了一种新型超薄生物活性涂层的专利,他们表示还可以修复慢性伤口并加速愈合。

该涂层是通过喷砂巨大螺旋藻(蓝色的)制成的。家中的绿色微藻在柠檬草健康注射中 - 使用氩等离子体射流。

等离子体(电子和离子的过热混合物)剥离藻类的细胞壁,形成独一无二的一种驱除微生物、抗炎的伤口涂层。

澳大利亚在这一研究领域处于领先地位,柯里说。

“重要的是要说明人们被吸引” 他在谈到马蒂诺的感觉神经元发现时说道。 “我认为这是一个真正的成功故事。”

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