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【轉貼】造福人類:揭開鹿茸再生之謎

 

如果人類有一個10釐米的大傷口,是不可能很快癒合而且不留傷痕的,然而鹿茸卻能做到這一點。

此前,國內對鹿茸的研究仍停留在成分、藥用範疇,實際上,鹿茸作為哺乳動物唯一能夠完全再生的附屬器官,其蘊含的非凡意義卻長期缺乏重視。

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李春義

30多年來,中國農科院特產所研究員、特種經濟動物分子生物學省部共建國家重點實驗室常務副主任李春義一直在鹿茸再生領域深耕,這份堅持與執著終於守得雲開見月明,他成功揭示鹿茸的再生機理,為再生醫學領域提供了優秀的研究模型。相關研究成果榮獲2017年吉林省自然科學獎一等獎。

 

一生追尋的目標:造福人類

器官的喪失或功能的衰竭是人類健康面對的兩大難題,目前最主要的應對措施是移植新的器官,然而要從根本上解決問題,研究缺損器官的再生是關鍵。哺乳動物器官再生是再生生物學和再生醫學的制高點。

像蠑螈一樣可以完全再生出肢體和器官”是人類一直以來的心願,蠑螈的再生現象雖令人嚮往,但是去分化再分化的過程是低等脊椎動物獨有的,掌握蠑螈再生的訣竅並不意味著人類能夠“複製”這種能力。

而李春義卻捕捉到鹿茸再生的重要性。

鹿茸是唯一在失去後還能完全再生的哺乳動物器官,為我們提供了瞭解自然界如何解決哺乳動物器官完全再生奧秘的機會。”李春義在接受《中國科學報》記者採訪時表示。

如果可以揭示鹿茸完全再生的機制,就可能誘導斷肢、斷腿、斷指再生長,能夠以此造福人類是李春義一生追尋的目標。

早在1982年,李春義讀碩士時就開始了鹿茸再生生物學領域的研究。這場與鹿茸再生之間的角逐一做就是30餘年。

從1985年到1990年,李春義實現了公鹿一年再生兩次茸(自然情況下,公鹿只生一次)和母鹿生茸(自然情況下只有公鹿生茸),這兩項成果不但從理論上實現了重大突破,而且產生了巨大的經濟效益,純收益超億元。為此,李春義獲得了1990年中國科協頒發的“中國青年科技獎”。

不過,李春義並未停止前進的步伐。為能夠繼續深入研究鹿茸,1991年初,他進入當時被認為是世界鹿茸研究中心的新西蘭皇家農業科學院Invermay研究中心工作,開始了一系列的鹿茸生物學探索性研究。

這些都為造福人類的夢想奠定了良好的基礎。


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拿到哺乳動物再生的“鑰匙”

要想從鹿茸再生途徑實現人類的肢體再生,如此大的跨越,李春義意識到還有很長的路要走。1993年,李春義在新西蘭Otago大學醫學院攻讀博士學位,所選課題為利用標記基因手段追蹤鹿茸再生幹細胞。

在讀博期間,他發現並精確定位了鹿茸再生的功能細胞團,即角柄(鹿頭部的骨樁,鹿茸再生的組織基礎)骨膜細胞團。

對角柄骨膜細胞定性研究發現,它們是介於成體幹細胞和胚胎幹細胞之間的一種特殊幹細胞類型,並將其定義為鹿茸再生幹細胞。

李春義不但首次提出,而且用實驗證明了鹿茸的完全再生是基於這種幹細胞的存在。“不同的器官和組織有不同的幹細胞,鹿茸就有一種很特殊的幹細胞。”李春義介紹,他把幹細胞從長茸的地方拿走,發現原來的地方就不能再長茸了,把它放到鹿體其他部位,其他部位就開始長茸。“栽”到老鼠頭上也會長茸。

也就是說,分離所得的鹿茸再生幹細胞可以誘發異位生茸。

這種特殊幹細胞的發現,就像拿到了再生的“鑰匙”。同時發現並定位了鹿茸再生幹細胞的微環境,即角柄皮膚的內皮層;確定了構成鹿茸幹細胞微環境的幾種關鍵細胞類型—真皮毛乳頭細胞和表皮細胞;進而建立了鹿茸再生幹細胞與其微環境細胞的離體共培養體系,為分離和鑒別刺激鹿茸再生的相關分子奠定了基礎。

該研究成果發表後,在國際上再生生物學領域產生了重大反響,為此,李春義獲得了由世界研究促進委員會(World Research Promotion Council)授予的傑出科學家獎。

2013年,李春義毅然回國,“如果要進一步揭示鹿茸再生的機制,國內的科研環境再好不過。在這裡,可以培養一支具有團隊凝聚力的青年隊伍”。

在省部共建國家重點實驗室裡,李春義打造了一個近30人的實驗室團隊,這支團隊主要由研究生、博士、博士後組成,為鹿茸研究不斷注入新鮮血液。經過多年團隊協作研究,徹底把鹿茸完全再生的分子機制摸清楚了。

“之後,我們把這個機制應用到老鼠斷肢上實驗,發現在老鼠的斷肢處竟然誘導出了一個新的生長中心,實現了小的部分再生。即使是部分再生,對於哺乳動物來說,這個進步也很了不起。”李春義說。

斷肢是非常複雜的,涉及骨頭、骨髓、肌肉、血管、神經、脂肪等,研究團隊發現,斷肢不能再生的主要原因之一,就是由於其長骨骨膜細胞(鹿茸再生幹細胞)的分裂繁殖潛力不行。而鹿茸的分裂繁殖潛力幾乎是無限的,把整個斷肢斷端如此複雜的組織歸結於一種細胞,實則是將問題最大限度地簡化,只要讓這種細胞提高生長分裂繁殖潛力,其他組織就會跟著長起來。

基於此,李春義首次提出了“幹細胞依賴性”哺乳動物斷肢再生假說。該假說不同于現行的低等動物肢體再生的“胚芽依賴性”觀點。“幹細胞依賴性”假說將整個再生過程定位到一種細胞,即斷端的骨膜細胞(幹細胞)。

據此,他提出如果能夠利用現代技術賦予長骨骨膜細胞巨大的分裂潛力,很有可能會實現哺乳動物(包括人)斷肢的再生。為此,李春義帶領團隊利用鹿茸幹細胞治療了大鼠及寵物狗的皮膚損傷,實現了完美的再生性癒合。

接下來,他們還將進一步優化各個條件,並嘗試讓斷端進一步延長。此外,“我們打算做兩件事,第一是開發一些無傷疤傷口癒合類產品,第二是實現骨質修復。希望未來爭取早日實現人類的肢體再生夢”。李春義說。

 

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