2010-03-18

科學家證明刪除 1 個基因使哺乳類動物再生

1 gene lost = 1 limb regained? Scientists demonstrate mammalian regeneration through single gene deletion
http://www.physorg.com/news187879295.html

March 15, 2010

一次超過十年以上的追尋,在一次偶然的觀察中達到了一個里程碑:確認出一個可能調控「哺乳類動物再生」的基因。缺少這一個基因,稱為 p21,賦予老鼠某種早已被認為在演化中喪失的治癒潛能。而這種治癒潛能被扁蟲、海綿以及某些蠑螈(salamander)物種所保留。

在一項今日發表在 PNAS 的報告中,來自 The Wistar Institute 的研究者證明,缺乏 p21 基因的老鼠獲得再生喪失或損傷組織的能力。

不像典型的哺乳類動物,那透過疤的形成來治癒(healing)傷口,這些老鼠則從形成胚芽(blastema)開始,那是一種與快速細胞生長以及去分化(de-differentiation)相關的構造,一如在兩棲類中所見。根據 Wistar 研究者,p21 的喪失導致這些老鼠的細胞表現更像胚胎幹細胞而非成年哺乳類動物的細胞,而他們的發現提供了牢靠證據,使「組織再生」與「細胞分裂的控制」相連。

"十分類似一隻失去肢體的蠑螈(newt),這些老鼠將以健康的組織取代缺失或受損的組織,那缺乏任何結疤的徵象," 計畫領導科學家 Ellen Heber-Katz, Ph.D.,Wistar 的分子與細胞腫瘤發生計畫教授。"雖然我們才剛開始了解這些發現的反響,也許,有朝一日我們將能透過暫時性地使 p21 基因失去活性加速人類的康復。"

Heber-Katz 以及她的同事使用一種 p21 基因剔除鼠來協助解決一個首次在 1996 年於她實驗室裡的另一種老鼠品種中所遇到的謎。MRL 鼠,那已在某種自體免疫實驗中經過試驗,牠們的耳朵被穿刺幾個洞以創造出一種常用的、終身的身分證明標記。幾週之後,研究者發現這些耳洞在沒有留下任何痕跡的情況下消失。雖然這些實驗已一無所有,不過它留下一個新問題給研究者:MRL 鼠是進入哺乳類動物再生的一扇窗嗎?

這項發現使 Heber-Katz 實驗室開始二種並行的路線。與 Drexel 大學的遺傳學家 Elizabeth Blankenhorn, Ph.D. 以及 Washington 大學的遺傳學家 James Cheverud, Ph.D. 合作,這間實驗室開始聚焦在測繪將 MRL 鼠變成治療者的關鍵基因。於此同時,在 Wistar 繼續進行的細胞研究揭露,MRL 細胞的表現與那些來自培養中「非治癒者」老鼠品種的細胞非常不一樣。Khamilia Bedebaeva, M.D., Ph.D. 在車諾比(Chernobyl)反應爐輻射災變後開始研究遺傳效應,立即注意到這些細胞非常的「非典型(atypical)」,在細胞週期特徵與 DNA 損傷中展現出深刻的差異。這導致 Andrew Snyder, Ph.D. 探索 DNA 損傷路徑及其對於細胞週期控制的影響。

Snyder 發現 p21,一種細胞週期調控者,在來自 MRL 鼠耳的細胞中一直不活化。P21 表現密切地受到腫瘤抑制者 p53 控制,另一種細胞分裂的調控者與許多癌症類型的一種已知因子。這項最終實驗證明,一隻缺乏 p21 的老鼠會表露出一種類似在 MRL 老鼠中所見到的再生反應。而這「就是那個光」。如其所示, p21 剔除鼠已經被創造出來,很容易取得,而且廣泛用在許多研究中。沒有被注意到的是,這些老鼠能治癒牠們的耳朵。

"在一般細胞中,p21 作用如同煞車,在 DNA 損傷事件中阻止細胞週期進行,阻止細胞分裂以及潛在地變得像癌症(cancerous)," Heber-Katz 表示。"在這些沒有 p21 的老鼠中,我們確實在 DNA 損傷中看見預期中的增加,不過出人意外的是,沒有癌症增加的報告出現。"

事實上,這些研究者在 MRL 鼠中看見細胞自毀(apoptosis)的增加 -- 亦稱為已程式化的細胞死亡 -- 這種細胞自毀機制通常當 DNA 已經損傷時開啟。根據 Heber-Katz 表示,這恰好是那種可在自然再生生物中看見的表現。

"「高度再生的細胞以及細胞自毀」增加的結合效應,也許讓這些生物體的細胞迅速分裂而不會失去控制進而變得像癌症," Heber-Katz 說。"事實上,這類似在哺乳類動物胚胎中所見,在此 p21 也在 DNA 損傷後出現不活化。p21 的下調(down regulation)促進哺乳類動物細胞的誘導式多能性狀態,強調了幹細胞、組織再生以及細胞週期間的相互關係。"

※ 相關報導:

* Lack of p21 expression links cell cycle control and appendage regeneration in mice
http://www.pnas.org/content/early/2010/03/08/1000830107.abstract

Khamilia Bedelbaeva, Andrew Snyder, Dmitri Gourevitch,
Lise Clark, Xiang-Ming Zhang, John Leferovich,
James M. Cheverud, Paul Lieberman, and Ellen Heber-Katz
PNAS, Published online before print March 15, 2010,
doi: 10.1073/pnas.1000830107
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印度奇人70年不吃喝 是真的!

【聯合報╱編譯夏嘉玲/法新社阿美達巴德10日電】2010.05.11

印度一名83歲瑜伽「聖人」聲稱自己不吃不喝長達70年,引起印度軍方研究興趣。這名老翁在15天嚴密監視期間果真滴水未進,也沒吃東西沒上廁所,健康檢查卻完全正常。研究人員訝異不已,已採樣老翁的DNA等做進一步檢驗。

印度「國防研究發展組織」(DRDO)把老翁賈尼(Prahlad Jani)「軟禁」在阿馬達巴德一所醫院,以閉路電視、攝影機日夜跟拍他15天,發現他確實完全沒進食,且只有漱口、洗澡時才碰得到水。

實驗6日結束後,軍醫掃描了賈尼腦部、多個器官和血管,也檢查了他的心肺和記憶力。神經學家蘇迪爾‧沙在記者會表示,「觀察期間,檢查報告結果全都在預設的安全範圍。我們還不知道他是怎麼活下來的,這是什麼現象,仍是個謎。」

賈尼已回到印度北部古茶拉底省的村莊,繼續修瑜伽、冥思觀想。他說小時候獲得女神加持,擁有特殊能力。

蘇迪爾‧沙說,如果賈尼不是由食物和飲水獲得能量,「他一定是從周遭的來源獲得能量,陽光是來源之一。」他說,身為醫學從業人員,「我們不能忽略各種可能,不能忽略熱量之外的能量來源。」

研究人員已採樣分析賈尼的DNA(去氧核醣核酸)進行分子生物研究,並檢查他的荷爾蒙、酵素、能量新陳代謝和基因,結果將在幾個月後公布。

DRDO希望找出賈尼沒吃沒喝也能生存的奧秘,用來幫助士兵、太空人,甚至在災難時幫助受困者求生。



◆ 不老基因?粉嫩小貝比 她,17歲了
http://udn.com/NEWS/WORLD/WOR4/5590191.shtml

【聯合報╱編譯戴定國/報導】2010.05.11

美國一名17歲「少女」布魯克‧格林伯格,外表和舉止都與一歲大的嬰兒無異,科學家希望藉由研究她的DNA,來破解人類衰老之謎,甚至找出延年益壽的方法。

布魯克(Brooke Greenberg)體重只有7公斤,身高76公分,雖懂得爬行和發笑,但還不會說話,父母17年來一直把她當嬰兒照顧。布魯克有兩個姊姊和一個妹妹,都像正常人一樣健康。

南佛羅里達大學教授沃克初步研究布魯克的DNA後,估計控制她衰老的基因出現變異,令她長不大。若能把她的變異基因和正常基因做比較,也許可以瞭解變異基因的運作方式,得知如何控制它。若這個假設得到證實,可望為醫治老年疾病提供新療法。

布魯克雖長不大,卻患有中風、癲癇、潰瘍和呼吸困難等致命疾病。她的部分器官正在老化,但過程緩慢,而且不同器官老化速度各異,譬如她仍然長著乳牙,但骨骼年齡卻像10歲兒童。

科學家已成功把線蟲的基因做改變,使線蟲的生命從2周延長至10周,後來又在老鼠身上做同樣基因實驗,也延長了老鼠壽命。老鼠和人類基因很相似,若在動物身上證實衰老是由少數基因決定,便可控制人類相似基因來改善健康,延長壽命。

科學家曾研究3萬多名長壽家庭的人,也發現這種基因使他們的衰老速度比一般人慢。沃克相信研究布魯克有助於破解這些基因。 (照片詳見原站)

fsj 提到...

自我痊癒! 舊腎壞了長出新腎

【聯合報╱編譯王麗娟/報導】2010.05.18

拜基因劇變之賜,英國一名女孩在舊腎臟壞掉後,重新長出一對新的,且是生長完全的一對腎臟,這讓女孩重新找回快樂健康,彷彿從未生過病。醫生表示這種奇蹟發生率是百萬分之一。

8歲女孩安琪‧柏頓(Angel Burton)出生數月即罹患兩側尿液逆流,導致她長期為痛楚的腎臟感染所苦。因安琪仍小,醫生不願開刀,直到安琪5歲病情惡化,醫生才不得不為。

雪菲耳兒童醫院醫生2007年10月動手術為她安裝人工瓣膜,卻意外發現她有兩對腎臟,一對新的腎臟就長在已壞掉舊腎臟上方,而且新腎臟生長完全,已開始取代舊腎臟功能,換言之,安琪已「自我痊癒」。

事過3年,現在安琪仍過著健康的生活。



◆ 有了長壽基因 又菸又酒活百歲

【聯合報╱國際中心/報導】2010.05.18

科學家發現「馬修薩拉」(Methuselah)基因組。擁有這組基因的幸運兒即使過著不健康生活,活到100歲的機率仍比一般人高。

倫敦泰晤士報報導,這個以活到969歲的聖經人物命名的基因組,似乎可保護人體免於抽菸及不良飲食習慣帶來的影響,並可延緩癌症及心臟病等老化相關疾病的病發時間達30年。

沒有任何基因是年輕的根源。根據針對百歲人瑞及其家屬的最新研究,長壽的秘訣可能在於擁有合適「組合」的基因。這種基因組合相當罕見,平均1萬人中只有1 人活到100歲。

目前在人瑞身上發現的基因,每一種似乎多少都能避免老年疾病。百歲人瑞DNA擁有這些基因的機率似乎比較高。

荷蘭萊登大學領導研究3500名90幾歲荷蘭人瑞的艾琳‧史萊格布姆表示:「人瑞並沒有較少的癌症基因或是老化基因。他們身上的其他基因可阻止這些疾病基因開始發病。長壽有很大部分與基因、遺傳有關。」

史萊格布姆表示:「人瑞代謝脂肪與葡萄糖的方式不同於一般人。他們皮膚老化的速度較慢,罹患心臟病、糖尿病及高血壓的機率也比較低。這些因素都是因為有基因的嚴密控制,我們在人瑞的子女身上也發現相同特徵。」

fsj 提到...

中國「神橋」可異體修復神經

中央社 2010-07-04

四肢周圍神經損傷有救了,廣州中山大學科研人員今天發表來自異體的神經材料「神橋」,將可很完整地修復神經損傷,且不會產生排他性(exclusiveness),這項材料正在進行臨床試驗。

新華社報導,中國大陸中華醫學會顯微外科學會常務委員、廣州中山大學醫學博士顧立強指出,近年來周圍神經損傷的發病率不斷上升,四肢神經損傷後若不即時修復,可能終身遺留肢體癱瘓、肌肉萎縮、麻木、無力等殘疾。

顧立強說,以往在周圍神經損傷的治療中,通常採用從自體取出的神經接到患處進行修復,也就是「拆東牆補西牆」。但儘管這種手術不會有免疫排斥的問題,通常會造成患處麻木或取完後神經痛;且因為神經再生速度慢,以把小腿部神經取出接到上肢修復神經損傷為例,從肩膀部位到手指尖的長度,就需要成長兩年,期間前臂因神經不夠長,很可能發生萎縮或纖維化。

最近,廣州中山大學針對神經創傷的一項國家863課題「組織工程神經及其支架材料的研製與應用」已結案,作為此課題組成員,顧立強向媒體介紹了一種取名為「神橋」的材料,也就是「去細胞同種異體神經修復材料」。

有別於自體神經,這種材料取自肢體捐贈和截肢,並去除了異體的細胞以保證安全、無免疫排斥、不帶病毒。目前,這款生物材料已經通過中國藥品生物製品檢定所認證,從基礎研究轉入臨床應用研究階段。

863課題組另一成員、廣州中山大學副教授朱慶棠說,早在3年前,課題組已經完成第1代的「神橋」研究。實驗證明,來自異體的「神橋」接到獼猴體內後,效果良好,無排斥現象;第2代「神橋」研究中,又加入了生長因子和幹細胞,可使神經再生得更快、更好;第3代「神橋」研究將解決未來異體神經來源的問題,因為僅靠捐贈和截肢是遠遠不夠的。

報導說,在國外,類似「神橋」的產品於2008年運用在臨床,但是價格非常昂貴。朱慶棠透露,863課題組研究成果從2009年3月用於臨床試驗後,經國家相關部門認證其安全性和有效性,已在大陸多家大型醫院進行臨床驗證,用於修復成年人上肢神經損傷,獲得良好效果,預期中國第1代「神橋」材料,明年可以廣泛運用於臨床。

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生技新視野-尖端醫療下一站-再生醫學2.0

【本報訊】2010-07-05 工商時報

未來醫療技術的兩大重要發展,將朝向防止重大疾病發生的預防醫學及修補重建人體組織、器官的再生醫學邁進。尤其目前許多臨床治療上的瓶頸仍然無法以外科手術、藥物或其他手段來解決,而隨著老化、癌症、心血管病變等慢性病及中樞神經受損的人口逐漸上升,再生醫學所扮演的角色也將越顯重要。

當人體的器官隨老化或疾病造成受損、功能喪失,現階段往往僅能以藥物延緩病情或被動式的依靠人體自然修復,亦或等待異體移植方式來延續生命,因此,再生醫學透過體外植入的組織工程,或體內誘導細胞修復的細胞治療,未來將提供突破醫療技術瓶頸的解答,人類的健康與生命極限也將更加延伸。

再生醫學簡單的定義即是以健康的細胞、組織、器官來取代人體因先天、疾病、老化、外力而受損的部分,最初期的產品以組織工程技術為主軸,用生物相容性材料、細胞及生長因子等元素組合出生物性取代物,植入體內後可與周圍組織整合而產生功能、達到治療的效果,例如人造皮膚、軟骨生長骨架、人造器官等。新一代的再生醫學則是以幹細胞(stem cell)為主軸的細胞治療,所謂幹細胞是具備分化能力的細胞,能透過誘導發展成具特殊功能的細胞,如心肌細胞、神經細胞,可用來修復或替代受損的組織或器官,未來潛力則放在癌症治療、完整的人體組織或器官的培養。目前各國矚目的幹細胞應用、細胞治療,即所謂新一代的再生醫學2.0。

1999年末,美國科學雜誌(Science)將幹細胞研究的新發現,評選為年度十大科學成果的首位,幹細胞為醫學帶來的無限可能性也漸漸從此擴散,各國亦競相投注研發資源,而目前雖然細胞治療的技術尚未完全成熟,但近年亦不斷有新產品上市,根據Global Industry Analysts Inc.的估計,美國幹細胞產品市場值在2015年將有達30億美元的潛力。

由其他國家的近期投入分析,英國政府在今年初公布由商業部生命科學辦公室主導規畫的「2010生命科學行動方案」(Life sciences 2010: delivering the blueprint),欲加強生技產業發展環境,提高國內產值、鼓勵創新及吸引投資,此方案亦投入2,150萬英鎊進行細胞治療的再生醫學計畫,目標在於將技術轉化成產品。在日本方面,再生醫學一直是日本政府列於科技戰略地圖的重點項目之一,而發展出誘導式多能幹細胞(induced Pluripotent Stem cells ,iPS)的京都大學中山申彌教授,其研究除了在近年成為全球的焦點外,他在今年4月亦得到日本政府4年50億日圓的高額研發經費,刷新日本在科學研發經費單一補助案的新紀錄。同時,東京女子醫科大學的岡野光夫教授也以人造器官為主題的再生醫學產業化推動計畫,獲得33.8億日圓的經費,從這兩大補助案也可看出日本對再生醫學技術發展的野心。

台灣目前於再生醫學的研究領域中,以上游的細胞保存技術較為成熟,如慈濟醫院的骨髓幹細胞中心,是亞洲最大的骨髓資料庫,在全球也僅次於美國與德國;而臍帶血保存技術也很成熟,台灣在臍帶血銀行的密度更是全球之冠。然而,幹細胞很大的商機在於幹細胞的誘導分化、臨床治療等,此部分在工研院、中研院、台大醫院及榮總皆有研究團隊投入,然而,幹細胞技術需要長時間開發與大量經費支持,因此未來也仍需要政府或財團提出政策或企業規畫,集中資源投入特定研究,台灣才有機會趕上全球新一波再生醫學列車。(本文作者為工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)產業分析師兼研究經理)