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青蛙發育過程,青蛙發育過程的四個階段
豐色 發自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
斷腿再生？
縱觀整個自然界，只有蠑螈、海星等少數生物具有這個本領。
但現在，來自美國塔夫茨大學和哈佛大學的科學家們，成功讓原本也不能自然再生的青蛙長出了后肢。
這個新后肢，不僅包括皮膚和骨骼，血管和神經組織也一個都不少。
青蛙也能用這個新后肢，再次接近正常狀態在水里游泳。
這項研究成果刊登在最新一期的《Science Advances》。
也許在遙遠的未來，人類擺脫假肢，也不是不可能？
通過五種混合藥物
本項實驗用到青蛙是非洲爪蟾。
其養殖費用低，周期短，是發展生物學中的模式動物（模式動物，就是被科學家專門選中用來做實驗的動物），相信大家也不是第一次在科學實驗中聽到它們的名字了。
在這項實驗中，研究人員首先在青蛙斷肢處裝上一個硅膠制的生物反應器。
反應器內含有絲基水凝膠（silk-based hydrogel），里面提供了五種混合藥物，分別可以預防炎癥、抑制生成可能導致瘢痕的膠原蛋白，以及促進神經纖維、血管和肌肉這三種組織的生長 (BDNF、1,4-DPCA、RD5、GH和RA)。
然后讓傷口在這些藥物中暴露24小時，之后立刻摘下裝置，不對青蛙們進行任何進一步干預，任由它們生活18個月 （這組青蛙為MDT組）。
在此期間，定期觀察和評估青蛙后肢的再生情況。
注意，24小時這個時間是有講究的：
科學家觀察到，那些具備肢體再生能力的水生動物，都能在這個時間內迅速在殘端形成大量被稱為“芽基”的干細胞，這些細胞用于重建失去的身體部位。
同時這些細胞所在的傷口處會立即生長好皮膚細胞作保護。
青蛙們需要在這個時間內快速讓藥物“吸收”進身體。
陸地上可再生肢體的動物由于接觸空氣或地面，一般都需要數天到數周完成傷口的愈合。
除此之外，還有兩個對照組，一組只在24小時內給青蛙們裝上只含有絲基水凝膠、不含任何藥物的反應器（BD組），另一組則什么都不裝，直接進入生長室（ND組）。
結果如下圖所示：
可以看到，最下面的MDT組，也就是用了五種藥物的斷肢青蛙在2.5月的時間內就長出了更長的組織（紅色虛線為截肢處）。
在4個月時，延伸處形成了血管化結構；在9個月時，形成了類似“腳趾”狀的突起，并在第18個月時長得更像了。
這些在BD組和ND組都沒有出現。
CT掃描顯示，MDT組長出了一段與自然肢體相似的骨骼結構，以及一段彌漫性骨骼（diffuse bone，粉色箭頭處）。
同時，MDT組青蛙的新肢體在受到機械探針的刺激時，會引發強烈的踢腿反應，說明其神經細胞的存在。
此外，這些青蛙在游向食物、避障等活動中表現得比另外兩組更加靈活。
下一步：哺乳動物
在此之前，這個團隊也做過類似實驗，只用了一種藥物（黃體酮）也可以促進青蛙斷肢生長。
只不過新肢體只能呈尖峰狀生長，與本次實驗所得的形狀和功能更正常的結果相去甚遠。
接下來，該團隊將進一步探索藥物和生長因子的組合，讓青蛙再生肢體的形狀和功能更加完整，比如具有更像的蹼、腳趾、更詳細的骨骼和肌肉特征。
再往后，他們還將測試這個方案如何應用于哺乳動物。
論文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj2164
參考鏈接：
https://www.eurekalert.org/news-releases/940952
— 完 —
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