アメリカ軍の鎧は、戦場の兵士が殺されるのを防ぐために、これまでになく優れた設計になっています。これにより、イラクとアフガニスタンでの戦争での米兵の死傷者数は大幅に減少しましたが、数千人の兵士が深刻な火傷、手足の喪失、その他の衰弱性の怪我を負って州境に戻っています。退役軍人の治療オプションを改善するために、国防総省は最近、負傷した兵士の人間の皮膚、耳、筋肉の再生に関する研究に2億5000万ドルを費やす計画を発表しました[出典:ロイター]。その資金の一部はまた、とりわけ人間の手足の再生に焦点を当てる再生医療の軍隊研究所を設立するでしょう。
手足の再生は、試験管内で腕や脚を成長させることを意味するものではありません。代わりに、それは人が実際に手足を再生することを意味します。科学的証拠は、人間が私たちの遺伝子で手足の再生の可能性を持っていることを示していますが、それらの遺伝子は私たちの体で休眠しています[出典:Kotulak]。たとえば、人間の胚は子宮内で肢芽を再生することができます[出典:Muneoka、Han、Gardiner]。そして、オハイオ州シンシナティの男性は、2005年に誤って手足を切り落とした後、指先を再燃させました。しかし、手足全体を失うと、体はその傷口を厚い瘢痕組織で覆って反応し、感染を防ぎます。
四肢の再生の遺伝的可能性をどのように再燃させることができるかを理解するために、研究者はマウスを使って小さなことから始めています。しかし、生物がどのように何かを再生できるかを追跡するために、完全にゼロから作業する必要はありません。彼らはモデルとしてサンショウウオを探しています。
サンショウウオは両生類の家族の一部であり、そのメンバーは変温動物であり、羽や毛皮で覆われた追加の皮膚を持っています。サンショウウオのさまざまな種は、陸生または水生のいずれかであり、尾を持つ唯一の両生類です。彼らがその貴重な尾を失った場合、サンショウウオはそれを元に戻すことができます。それらは、尾、上顎と下顎、目、心臓などの体の部分を再生できる動物の最高位です。
この比較的単純な生き物は、サイエンスフィクションスタイルの解剖学的魔法のトリックをどのように実行しますか?
サンショウウオが戦闘に参加した場合、防御機構としてその尾を敵に降伏させる可能性があります。結局のところ、数週間のうちに、それは新しいものを成長させることができます。これはかなり複雑なプロセスですが、一言で言えば、再生には、創傷部位の細胞の周りをシャッフルし、それらに新しい特殊化を割り当てることが含まれます。
体の一部が剥がれ落ちてから最初の数時間以内に、その領域のサンショウウオの表皮細胞が移動して開いた肉を覆います。その細胞の層は、次の日で徐々に厚くなり、頂端上皮キャップを形成します[出典:Muneoka、Han、Gardiner]。線維芽細胞と呼ばれるサンショウウオの組織内の細胞も、その表皮の覆いの下に集まっています。線維芽細胞は未分化です。つまり、体のどの部分を交換する必要があるかに応じて、自由に複数の種類の細胞になることができます。
その初期段階の後、芽細胞腫は線維芽細胞の塊から発生します。芽球は最終的には交換用の体の部分になります。研究者たちは最近、nAGと呼ばれるタンパク質の発現が芽球の成長を開始することを発見しました[出典:Kumaretal]。芽球は、さまざまな手足、臓器、組織に成長する可能性があるという点で、人間の幹細胞の塊のようなものです。しかし、サンショウウオの体はどのようにして何を交換する必要があるかを知るのでしょうか?芽球の遺伝暗号には、失われた体の部分の位置と種類に関する位置記憶が含まれています。そのデータは線維芽細胞のHox遺伝子に保存されています[出典:Muneoka、Han、Gardiner]。
これが起こっている間、毛細血管と血管は芽細胞に再生しています。芽細胞が分裂して増殖するにつれて、結果として生じる塊は未分化細胞の芽になります。そのマウンドが本格的な手足、尾、または他の体の部分になるためには、神経からの刺激を受ける必要があります[出典:Kumaretal]。しかし、サンショウウオが尻尾を落とすと、肉だけでなく神経も失います。これは、神経軸索の再生が、組織、骨、筋肉の再生と並行して創傷部位で起こっていることを意味します。
そこから、細胞は分化し、適切な体の部分を作成します。線維芽細胞におけるその位置記憶の一部として、芽細胞は、再生の欠陥を回避するために適切な順序で成長することを知っています。たとえば、サンショウウオが足首で足を失った場合、芽球は外側に発達して、足全体ではなく足を形成します。
サンショウウオを青写真として、科学者たちはいつか人間の細胞からの芽球を操作することを望んでいます。それまで、両生類の友人は今でも動物界の支配的な再生器です。
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