虽然人类被称作“站在食物链顶端”的物种，但在许多方面，人类与其他动物相比，仍然逊色不少，这其中就包括自我再生能力。不同于蝾螈、海星和蚯蚓等拥有优秀的自我再生能力的动物，人类肢体和绝大多数器官都不具备再生的能力。
再生医学网获悉，近日，来自美国塔夫茨大学等单位的科学家们在Science Advances期刊发表了题为：Acute multidrug delivery via a wearable bioreactor facilitates long-term limb regeneration and functional recovery in adult Xenopus laevis的研究论文。他们的研究发现不可再生的成年非洲爪蟾可以被一个短暂的生物反应器诱导到一个持续的再生状态，使其潜在的再生能力被恢复，以再生和重塑失去的肢体。
再生的组织由皮肤、骨骼、脉管系统和神经组成，其复杂性和感觉运动能力远远超过未经治疗的动物。此外，这种诱导方法不需要基因治疗或干细胞植入，同时还会产生分子、细胞和组织水平的变化，从而恢复肢体形态和感觉运动功能，这使得我们离再生医学的目标更近了一步。
首先，研究人员将成年非洲爪蟾的后肢进行截肢，并安装了被称为BioDome的丝水凝胶装置，该装置包含单独的丝水凝胶（BD）或五种促再生化合物（BDNF、1，4-DPCA、RD5、GH和RA）的水凝胶，后者统称为MDT（Multidrug Treatment，多药物治疗）。对照组动物被截肢并返回生长室而不进行治疗（Not treatment，ND）。24小时后，设备被移除，动物在没有进一步干预的情况下持续长达18个月，研究人员定期评估后肢的再生情况。
在18个月的再生周期中，所有组别的再生软组织长度都有所增加，但与其他组相比，多药物治疗的动物显示出更大、更复杂的软组织生长。这种软组织生长的显着增加最早于截肢后2周被观察到，并且这种优势一直持续到最后。这些数据表明，在截肢部位局部应用MDT可以诱导更大、更持久的再生反应。
多药物治疗增加了截肢后的骨生长和骨重塑
为了表征再生的内部结构，他们分析了骨骼的生长及其模式。
三维CT扫描结果表明，与不进行治疗组相比，多药物治疗组的截肢平面骨生长明显增加。他们进一步分析了骨体积和骨小梁密度等解剖特征，以确定新生骨的复杂性。与其他组相比，MDT治疗的动物显示出更大的骨体积和小梁密度。同时，与其他组别相比，MDT组的骨长度早在截肢后4个月时就开始增加，大约在8个月时出现明显的生长弯曲。这些观察结果共同表明，MDT治疗仅在创面放置24小时，就能诱导显着的骨再生和骨重塑。
为了深入了解MDT治疗的作用机制，他们在不同时间点对MDT动物与ND动物的早期组织取样，并进行了转录组分析。分析结果显示，与截肢后7天的组织相比，11个小时的组织中的基因表达谱已经发生了显着的变化。利用MDT和ND的显着差异基因，他们富集出了显着上调和显着下调的信号通路。
进一步的基因集富集分析结果显示，组织中前15个高度上调信号通路与神经调节、炎症信号传导和细胞形态发生有关。对神经特异性激活相关基因组的进一步研究表明，脑特异性激酶、神经肽的表达、多巴胺受体和神经球蛋白在截肢后11小时达到峰值，然后在24小时和7天后下降。
有趣的是，他们还观察到Wnt7a，一个参与胚胎前后轴发育的基因，在11小时后上调，在7天时进一步上调；关键的促再生炎症基因，如TGFB、PTGS2、IL1B和FOXP2分别在11和24小时高表达，但在7天后消失。
受战争、意外以及疾病等因素影响，每年都有数十万人遭遇断肢危机。尽管肢体残缺基本不会危及生命，但却会严重降低患者的生活质量。该如何实现断肢再生？成为困扰无数科学家的头号难题。对此，
再生医学网表示，该项研究成果的问世，极大地推动了断肢再生研究的进步。相信在不久的未来，随着再生医学的飞跃发展，断肢再生将不再是梦想。
关键字：断肢再生,器官再生,再生医学,临床医学,生物反应器
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