Credit: Pixabay/CC0 Public Domain上，参与者包括杜克大学研究小鼠趾再生的整形外科医生David A. Brown，以及威斯康星大学麦迪逊分校研究斑马鱼鳍再生的Kenneth D. Poss。
根据年度全球疾病负担统计，每年全球有超过100万例肢体截肢手术是由于糖尿病等血管疾病、创伤性损伤、癌症或感染造成的。随着人口老龄化和糖尿病诊断数量的增加，这一数字预计还会上升。
这一迫在眉睫的挑战激励了Brown、Currie和Poss寻找超越假肢的治疗方法，寻找能够替代实际肢体复杂感觉和运动技能的解决方案。
他们可能在一种称为SP基因的物质中找到了解决方案的起点，科学家们发现这种基因对肢体再生至关重要，并且被小鼠、斑马鱼和钝口螈所共有。
疗法弥补缺失基因
科学家们选择研究这三种动物有特定的原因：
- 钝口螈在再生方面表现出色，能够再生完整的肢体、包括脊髓的尾巴，以及心脏、大脑、肝脏、肺和下颌的部分。
- 斑马鱼为附肢再生提供了最佳模型之一，因为它们的尾鳍能够快速再生并且具有无限的再生能力。斑马鱼还可以再生其心脏、脊髓、大脑、视网膜、肾脏和胰腺。
- 小鼠代表像人类一样的哺乳动物，它们已经能够再生脚趾的尖端。人类在受伤保留甲床的情况下，也能再生指尖。这使得肉、皮肤和骨骼能够再生。
Currie表示，一旦科学家确定这三种物种的再生表皮（或皮肤）都表达了SP6和SP8基因，他们就开始测试这些基因的作用及其工作原理。
生物学博士生Tim Curtis Jr.在Currie实验室参与了这项研究，得到了本科生研究员Elena Singer-Freeman的协助，她是Goldwater学者，也是2025年维克森林大学生物化学和分子生物学毕业生。
模拟蝾螈基因能力
在蝾螈中，SP8负责肢体再生的工作。Currie的实验室使用CRISPR基因编辑技术，从钝口螈基因组中移除了SP8。没有SP8，钝口螈无法正确再生肢体骨骼；小鼠脚趾缺少SP6和SP8时也出现了类似的结果。
掌握了这些信息后，Brown的实验室利用在斑马鱼中发现的组织再生增强剂开发了一种病毒基因疗法。
该疗法递送了一种称为FGF8的分泌分子（通常由SP8激活的基因），以促进脚趾骨骼的再生，并部分恢复小鼠中缺失的SP基因的再生效果。
人类肢体不具备这种再生能力——但或许有一天，通过模拟SP基因能力的疗法，这种情况可能会改变。
"我们可以将其作为一种原理证明，表明我们可能能够提供疗法来替代人类再生组织中的这种再生式表皮，"Currie解释说。
为人类疗法奠定基础
尽管将从小鼠脚趾得出的发现应用到人类肢体需要更多的研究，但Currie称这项研究在寻找损伤或疾病后再生肢体的疗法方面具有基础性意义。
"科学家们正在追求许多替代肢体的解决方案，包括生物工程支架和干细胞疗法，"Currie解释说。"这项研究中的基因疗法方法是一条新途径，可以补充并可能增强必将出现的多学科解决方案，最终实现人类肢体的再生。"
他表示，研究如此不同动物的科学家之间的合作决定对这项研究起到了决定性作用。
Currie说："很多时候，科学家们各自为政：我们只研究钝口螈，或者只研究小鼠，或者只研究鱼类。这项研究的一个真正突出特点是我们在所有这些不同生物体上进行工作。这非常强大，我希望在该领域能看到更多这样的研究。"
出版详情
David A. Brown等人，《基于保守表皮因子的增强子导向基因递送用于趾再生》，《美国国家科学院院刊》(2026)。DOI: 10.1073/pnas.2532804123
期刊信息：
《美国国家科学院院刊》
关键概念：
基因工程生物体、治疗方法、狮子鱼、类人猿、啮齿类动物、再生、骨骼再生
由维克森林大学提供
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