最新iScience：第一次发现哺乳动物可以再生肾脏！
印第安纳大学医学院解剖学和细胞生物学荣誉退休教授Anthony Mescher（没有参与这项新研究）认为，这一发现“相当了不起”。
根据11月3日发表的一项最新研究，一种被称为非洲刺毛鼠（spiny mouse）的特殊啮齿动物似乎能够再生肾脏组织。科学家们破坏了它们的肾脏，模拟肾脏疾病后，发现这些刺毛鼠不仅再生了肾元(构成肾脏的微小过滤器)的结构和功能，而且没有出现哺乳动物通常会出现的危险疤痕。
非洲刺毛鼠属是几个物种的集合，以它们像刺猬的刺一样坚硬的毛发而闻名。这种动物对研究再生的科学家来说很重要了，因为它们有一种不寻常的防御机制，可以蜕皮以逃脱捕食者。2012年发表在《自然》(Nature)杂志上的一项研究显示，多刺鼠能够再生它们放弃的所有组织，包括脉管系统和毛囊，而且不会留下任何疤痕。随后的研究发现，这一过程可能源于对损伤的炎症免疫反应减弱。在这项新的研究中，研究人员着手确定刺毛鼠是否能够利用它们的内部器官进行同样的再生。
该研究的主要作者、再生医学研究员Mark Majesty和他在华盛顿大学和西雅图儿童研究所的团队对比了刺毛鼠和家鼠(Mus musculus)对肾脏损伤的反应。为此，他们对小鼠进行手术，阻止尿液流入肾脏，同时也直接损伤组织，然后观察器官结构和功能是否恢复。作者表示，这一过程似乎能触发刺毛鼠“无疤的再生伤口愈合”。
这些带刺的老鼠似乎毫发无损地逃脱了同样的伤害，却在家鼠身上留下了疤痕。就像人体器官损伤一样，随着时间的推移，疤痕会逐渐累积，最终导致致命的器官衰竭——这表明，揭开哺乳动物再生的秘密，有朝一日可能被证明是医学上无价的宝藏。
“我们使用‘功能再生’这个词，因为刺毛鼠最初会遭受严重的肾损伤，但随后在两周内完全恢复肾功能。这与包括纤维性修复在内的许多类型的‘修复’反应不同，纤维性修复可以恢复组织的连续性，但会导致不同程度的器官功能丧失”。
“听起来好像这篇新论文确实显示了受伤的Acomys肾脏组织的真正修复，我想用这种不寻常物种的免疫缺陷状态来解释，它允许新的肾元模式而不是留下疤痕，”印第安纳大学医学院解剖学和细胞生物学荣誉退休教授Anthony Mescher（没有参与这项新研究）认为，这一发现“相当了不起”。
以色列魏茨曼科学研究所的分子细胞生物学家Rachel Sarig（没有参与这项新研究）解释说，刺毛鼠并不是唯一具有再生能力的哺乳动物。还有像鹿这样的动物，它们可以长出新的鹿角，还有MRL小鼠，它们可以再生皮肤、毛发、耳朵，甚至一些器官，都不会留下疤痕。即使是刚出生的小鼠也能再生心脏组织，但在生命的第一周就失去了这种能力。
不过，再生通常不是哺乳动物的强项，这种现象在这些动物身上非常罕见，因此不可避免地会遇到令人兴奋的情况。再生在斑马鱼和蝾螈等动物中更为常见，斑马鱼的心脏碎片即使被移除20%也能再生，而蝾螈则能再生整个四肢。但是，鱼类、爬行动物和两栖动物与哺乳动物相比，依靠不同的生物过程来再生失去的肢体或组织，需要更多的工作来揭示在刺毛鼠身上起作用的确切机制，以及它们可能适用于哪些其他器官或组织。
“在我们的实验室里，我们肯定会尝试看看这些刺毛鼠还能再生什么——也许是它们的心脏，”Sarig说，“也许我们可以从它们身上学到我们所缺少的东西”——也就是说，为什么人类没有同样的再生能力。
多名研究人员表示，了解哺乳动物再生的真相，对开发器官损伤的新治疗方法非常有价值，无论器官损伤是由严重损伤还是疾病引起的。
然而，肯塔基大学动物再生研究员Ashley Seifert（没有参与这项新研究，但是是2012年皮肤再生研究的研究人员之一），他认为论文发一些关键方面让他疑惑，他期待其他研究人员是否能复制这项研究。
Seifert指出，一个潜在的问题是，在两种不同的动物身上进行手术，并确保相同的伤害在两种动物身上产生相同的初始效果，这尤其困难。
“关于这篇论文，有一件事让我感到困扰……它们几乎从未对刺毛鼠造成任何伤害。”研究人员发现刺毛鼠受伤后几乎没有胶原形成。Seifert解释说，作者指出，缺乏胶原蛋白是小鼠愈合而不形成疤痕的迹象，但胶原蛋白是愈合和恢复的一个预期部分，即使是其他再生动物也会经历。
Seifert补充说，这篇论文的方法缺乏有助于评估和复制这项工作的细节。例如，该研究的作者说，他们在成年刺毛鼠和家鼠身上进行了实验，但由于这两种动物的寿命明显不同，相同年龄的刺毛鼠和家鼠可能处于不同的生命阶段。也许作者控制了这种差异——Seifert补充说，他相信作者的方法是合理的，但如果论文中没有澄清，就无法判断是否存在问题或错误。
“最后，科学需要被复制才有价值，”Seifert说。
同样，Sarig补充说，她希望研究人员能够对表观再生的遗传和表观遗传机制进行更精确的分析，以便在分子水平上描绘出一幅更清晰的图景。
虽然在这一发现转化为与人类临床相关的任何东西之前，仍有许多研究要做，但Sarig说，这类论文给她带来了未来的希望，即再生医学可以治疗疾病或可能防止人类器官衰竭。
“十年前，当[科学家]开始研究心脏再生时，就像科幻小说一样;这似乎是不可能的，”Sarig说。“现在我们知道这是可能的。在这十年中，我们发现了几个因素，几个策略，我们可以用来诱导成年哺乳动物心脏修复。所以我们知道这是可能的，我们只需要找到正确的因素——正确的信号。”
Seifert补充说，即使未来的研究人员和临床医生永远不会完全弄清人体组织的真正再生，从刺毛鼠或其他具有不可思议的愈合能力的动物身上吸取教训，仍然可以证明在紧急医学情况下很有价值。他解释说，无论是否涉及组织的无疤痕再生，寻找新的诱导愈合的方法都可能导致维持住院心力衰竭患者生命的治疗方法。
“我们知道超过60万的美国人患有肾衰竭，超过45万的患者，包括儿童，目前正在接受透析治疗，”Majestic写道。“大多数患者都患有进行性肾纤维化，最终导致肾功能衰竭。我们在进行研究时就考虑到了这些人。”
（Dan Robitzski/生物通编译）
参考文献
Spiny mice activate unique transcriptional programs after severe kidney injury regenerating organ function without fibrosis
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