青蛙的「再生醫療」? 5 種雞尾酒藥物組合使斷肢重生

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壁虎、蠑螈的斷肢再生能力是自然界罕見現象,這些生物多為水生生物,透過特定「再生」基因調控,使斷肢末端形成大量幹細胞組成芽體(blastema),生物便能短時間內在受傷部位長成相同組織或構造。

美國塔夫茨大學(Tufts University)團隊近期對青蛙進行實驗,發現 5 種藥物組合的「雞尾酒療法」可以使成體青蛙肢幹重生,只需要 24 小時治療,就能開啟青蛙 18 個月的肢幹再生期。研究結果發布於《Science Advances》。

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穿戴式設備,裝載促進再生藥物組合

研究團隊將 5 種藥物組合裝於可穿戴的生物反應器 BioDome cap 中,此反應器為一種小的、帽子形狀設備,穿戴於截肢部位不會受疤痕組織影響。反應器內含有水凝膠,模擬類似羊膜的水生環境藉以減少傷口與空氣接觸,同時局部釋放藥物,使藥物緩慢釋出。

藥物組合包含以下 5 項:

  1. 腦源性神經營養因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF),已證實可增加嚙齒動物背根神經節與週邊神經軸突數量,並恢復其運動功能。
  2. 生長激素(growth hormone, GH),可在沒有沒有腦下垂體調控的條件下促進生物再生能力;腦下垂體為掌管激素分泌的中樞。
  3. 1,4-DPCA,抑制膠原蛋白過度累積,也是促進血管生成的誘導劑。
  4. Resolvin D5,抗發炎藥物。
  5. 維他命 A 酸(retinoic acid),一種形態素(morphogen),可在生物體內發揮遠距離訊息調控作用,已知與脊椎動物肢幹發育密切相關。

「青蛙」是理想實驗動物?

塔夫茨大學 Michael Levin 教授說道,本研究採用青蛙為實驗動物的原因是,青蛙和人類一樣再生能力不強,且青蛙的脊椎構造能使生物反應器連接著,用於即時觀察裝置偵測青蛙肢幹的感應與移動情形。

不過現階段實驗的肢幹再生需要一年半左右,時間因素對於篩選合適藥物是一個阻礙。將來該研究團隊會將此種藥物組合延伸至小鼠模型試驗,以進一步了解與哺乳動物的組織再生機制異同之處,將來可能成為人類因疾病或傷害而斷肢者的福音。

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參考資料:
1. Sciences Advances, 2022; https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj2164
2. https://now.tufts.edu/articles/scientists-regrow-frog-s-lost-leg

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