胚胎学家揭开蠕虫再生超能力的秘密
圣彼得堡国立大学的生物学家们在研究海洋动物的修复机制后，发现了在绿沙蚕的组织再生中起关键作用的因素。这些来自白海水域的蠕虫可以修复失去的肢体，但如果抑制 FGF 蛋白的作用，它们的能力就会受损。人类也拥有这种蛋白质的亲戚——也许以它们为基础，可以开发出快速愈合伤口的方法。该研究的文章发表在《基因》杂志上，研究得到了俄罗斯科学基金会的资助。
成纤维细胞生长因子（FGF）是一种在伤口愈合和组织生长中起重要作用的蛋白质。当需要修复身体的受损部位时，表皮、神经组织、巨噬细胞和成纤维细胞（结缔组织的主要细胞）便会分泌这种蛋白质。其结果是，激活细胞分裂和胶原前体（原胶原）产生进程被触发，细胞间基质和结缔组织的主要物质被合成，神经和血管的生长开始。
“FGF组的蛋白质已经在实验室细胞培养中应用。它们被添加到营养液混合物中，以培养各种动物细胞。然而我们可以越过细胞培养，比方说将它们用于各种快速愈合人体伤口的制剂，”圣彼得堡国立大学高级讲师，俄罗斯科学基金项目负责人维塔利·科津（Виталий Козин）解释道。
圣彼得堡国立大学（圣彼得堡）的胚胎学家们研究了采集自绿沙蚕身上的 FGF。它们是白海中最大的环节动物——体长可达半米——因为它们不寻常的颜色而引人注目。它们的繁殖能力超强，寿命长（三至七年），还能够在被切除的部位重新生长出一个精确的副本。可以用网来捕捞它们：每年 6 月下旬至 7 月初的产卵季，它们会浮到水面。这便是文章作者收集蠕虫的方式。之后，研究者们在实验室中对绿沙蚕进行人工受孕，并在受控条件下培育出适合研究的新个体。
首先，胚胎学家们搭建了一个生物情报学数据库，在其中发现了他们感兴趣的基因，描述了它们的结构和起源，以便将它们与在人类中发挥类似作用的 DNA 区域进行比较。沙蚕只有两种配体（即所谓的蛋白质结合分子）和两种 FGF 受体，明显少于人类。然后，这些基因的产物——RNA——从受损后再生的沙蚕中被分离出来，并克隆了其片段。在后者的基础上，合成了发光探子，可以让我们准确观测这些基因在蠕虫体内的作用。该方法称为原位杂交（in situ），即 RNA 分子就地在体内“剪接”。
当基因活动的时间和场所确定后，科学家们通过向绿沙蚕生活的海水中添加药理抑制剂 SU5402 和 U0126，人为阻断了 FGF 信号通路的受体和介质。该过程由抗体、荧光染料的特殊染色和 DNA“构建块”之一的脉冲标记控制。结果表明，抑制 FGF 的活性不仅影响了损伤部位的细胞分裂，而且总体上影响了身体确实部分的修复过程。在对照组（未接受抑制剂）沙蚕中，细胞在截肢后 4 小时就开始生长，肌肉和神经在 6 天内恢复。可见，抑制剂完全抑制了再生。
“我们成功研读了沙蚕组织修复的机制，这些知识可用于再生医学的治疗方法。研究表明，FGF 在脊椎动物和无脊椎动物中的基本作用没有区别。分析证实，FGF 参与恢复过程肯定存在于双侧对称动物的共同祖先身上，它们生活在 5 亿多年前。我们必须找出究竟是什么导致了人类再生速度的减缓。今年夏天，我们将测试合成的成纤维细胞生长因子对沙蚕的影响：与天然水平相比，其浓度增加可能会导致再生加速。我们还必须找出组织损伤如何激活对 FGF 基因信息的读取，以及基因组的哪些其他部分服从其信号，” 维塔利·科津分享了他的计划。