도롱뇽은 어떻게 신체 부위를 다시 자랄 수 있습니까?

연구원들은 인간이 팔다리를 다시 자랄 수 있는 방법을 알아내기 위해 냉혈 도롱뇽의 신호를 받고 있습니다. 더 많은 양서류 사진을보십시오.

미군의 갑옷은 전장에서 전사하는 병사들을 보호하기 위해 그 어느 때보다 잘 설계되었습니다. 이로 인해 이라크와 아프가니스탄 전쟁에서 미군 사상자가 크게 줄어들었지만 수천 명의 군인이 심각한 화상, 사지 상실 및 기타 쇠약해진 부상으로 미국으로 귀국하고 있습니다. 참전용사들의 치료 옵션을 개선하기 위해 미 국방부는 최근 부상당한 병사들의 피부, 귀, 근육 재생 연구에 2억 5천만 달러를 투자할 계획이라고 발표했습니다. 그 자금의 일부는 무엇보다도 인간의 사지 재생에 초점을 맞출 Armed Forces Institute of Regenerative Medicine을 설립할 것입니다.

사지 재생은 시험관에서 팔과 다리가 자라는 것을 의미하지 않습니다. 대신, 사람이 실제로 팔다리가 다시 자랄 것이라는 것을 의미합니다. 과학적 증거에 따르면 인간은 유전자에 사지 재생 가능성이 있지만 그 유전자는 우리 몸에 휴면 상태입니다[출처:Kotulak]. 예를 들어, 인간 배아는 자궁에서 사지 싹을 다시 자랄 수 있습니다[출처:Muneoka, Han and Gardiner]. 그리고 오하이오 주 신시내티에 사는 한 남성은 2005년에 실수로 손가락 끝을 잘라낸 후 다시 자라났습니다. 그러나 사지 전체를 잃었을 때 신체는 감염을 막기 위해 상처 부위를 두꺼운 흉터 조직으로 덮어 반응을 합니다.

우리가 사지 재생을 위한 유전적 잠재력을 어떻게 다시 촉발할 수 있는지 알아내기 위해 연구자들은 생쥐에서 소규모로 시작했습니다. 그러나 그들은 유기체가 어떻게 무언가를 다시 자랄 수 있는지 추적하기 위해 처음부터 완전히 일할 필요는 없습니다. 도롱뇽을 모델로 삼고 있습니다.

도롱뇽은 양서류 가족의 일부이며 그 구성원은 냉혈 동물이며 깃털이나 모피로 덮인 추가 피부가 있습니다. 도롱뇽의 다른 종은 육상 또는 수생이며 꼬리가 있는 유일한 양서류입니다. 소중한 꼬리를 잃어버리면 도롱뇽이 다시 자랄 수 있습니다. 꼬리, 위턱과 아래턱, 눈, 심장 등 신체 부위를 재생할 수 있는 최고 등급의 동물입니다.

이 비교적 단순한 생물은 공상과학 스타일의 해부학적 마술을 어떻게 수행합니까?

도롱뇽 사지 재생

도롱뇽은 섬유아세포에서 신체 일부를 다시 자랍니다.

도롱뇽이 싸우면 방어 기제로 꼬리를 적에게 넘길 수 있습니다. 결국, 몇 주 안에 새로운 것으로 자랄 수 있습니다. 이것은 꽤 복잡한 과정이지만 간단히 말해서 재생에는 상처 부위의 세포 주위를 뒤섞고 새로운 전문화를 할당하는 것이 포함됩니다.

신체 일부를 떼어낸 후 처음 몇 시간 내에 해당 부위에 있는 도롱뇽의 표피 세포가 열린 살을 덮기 위해 이동합니다. 그 세포층은 다음 날에 점차 두꺼워져 정점 상피 캡을 형성합니다[출처:Muneoka, Han and Gardiner]. 섬유아세포라고 하는 도롱뇽 조직 내의 세포도 표피 덮개 아래에 모입니다. 섬유아세포는 미분화되어 있어 교체가 필요한 신체 부위에 따라 다양한 유형의 세포가 될 수 있습니다.

그 초기 단계 이후에, 모세포는 섬유아세포 덩어리에서 발생합니다. blastema는 결국 대체 신체 부위가 될 것입니다. 연구원들은 최근에 nAG라고 하는 단백질의 발현이 모세포 성장을 촉진한다는 것을 발견했습니다[출처:Kumar et al]. blastema는 다양한 사지, 기관 및 조직으로 성장할 가능성이 있다는 점에서 일종의 인간 줄기 세포 덩어리와 같습니다. 그러나 도롱뇽의 몸은 무엇을 교체해야 하는지 어떻게 알 수 있습니까? blastema의 유전 암호에는 누락된 신체 부위의 위치와 유형에 대한 위치 기억이 포함되어 있습니다. 그 데이터는 섬유아세포의 Hox 유전자에 저장됩니다[출처:Muneoka, Han and Gardiner].

이런 일이 일어나는 동안 모세혈관과 혈관이 모세포로 재생됩니다. blastema 세포가 분열하고 증식함에 따라 생성 된 덩어리는 미분화 세포의 새싹이됩니다. 그 마운드가 본격적인 팔다리, 꼬리 또는 기타 신체 부위가 되려면 신경의 자극을 받아야 합니다[출처:Kumar et al]. 그러나 도롱뇽이 꼬리를 내리면 살뿐 아니라 신경도 잃는다. 이는 신경 축삭 재생이 조직, 뼈 및 근육 재생과 함께 상처 부위에서 일어나고 있음을 의미합니다.

거기에서 세포가 분화되어 적절한 신체 부위를 만듭니다. 섬유아세포의 위치 기억의 일부로서, 모세포는 재생 불량을 피하기 위해 적절한 순서로 성장하는 것을 알고 있습니다. 예를 들어, 도롱뇽이 발목에서 발을 잃으면 블라스테마가 바깥쪽으로 발달하여 다리 전체가 아닌 발을 형성합니다.

도롱뇽을 청사진으로 하여 과학자들은 언젠가 인간 세포에서 모반을 조작할 수 있기를 희망합니다. 그때까지 우리의 양서류 친구들은 여전히 ​​동물 왕국의 지배적인 재생자입니다.

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