哈佛大学让青蛙断腿再生：有骨头有血管，对刺激物还会产生强烈踢腿反应

丰色 发自 凹非寺

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断腿再生？

纵观整个自然界，只有蝾螈、海星等少数生物具有这个本领。

但现在，来自美国塔夫茨大学和哈佛大学的科学家们，成功让原本也不能自然再生的青蛙长出了后肢。

这个新后肢，不仅包括皮肤和骨骼，血管和神经组织也一个都不少。

青蛙也能用这个新后肢，再次接近正常状态在水里游泳。

这项研究成果刊登在最新一期的《Science Advances》。

也许在遥远的未来，人类摆脱假肢，也不是不可能？

通过五种混合药物

本项实验用到青蛙是非洲爪蟾。

其养殖费用低，周期短，是发展生物学中的模式动物（模式动物，就是被科学家专门选中用来做实验的动物），相信大家也不是第一次在科学实验中听到它们的名字了。

在这项实验中，研究人员首先在青蛙断肢处装上一个硅胶制的生物反应器。

反应器内含有丝基水凝胶（silk-based hydrogel），里面提供了五种混合药物，分别可以预防炎症、抑制生成可能导致瘢痕的胶原蛋白，以及促进神经纤维、血管和肌肉这三种组织的生长 (BDNF、1,4-DPCA、RD5、GH和RA)。

然后让伤口在这些药物中暴露24小时，之后立刻摘下装置，不对青蛙们进行任何进一步干预，任由它们生活18个月 （这组青蛙为MDT组）。

在此期间，定期观察和评估青蛙后肢的再生情况。

注意，24小时这个时间是有讲究的：

科学家观察到，那些具备肢体再生能力的水生动物，都能在这个时间内迅速在残端形成大量被称为“芽基”的干细胞，这些细胞用于重建失去的身体部位。

同时这些细胞所在的伤口处会立即生长好皮肤细胞作保护。

青蛙们需要在这个时间内快速让药物“吸收”进身体。

陆地上可再生肢体的动物由于接触空气或地面，一般都需要数天到数周完成伤口的愈合。

除此之外，还有两个对照组，一组只在24小时内给青蛙们装上只含有丝基水凝胶、不含任何药物的反应器（BD组），另一组则什么都不装，直接进入生长室（ND组）。

结果如下图所示：

可以看到，最下面的MDT组，也就是用了五种药物的断肢青蛙在2.5月的时间内就长出了更长的组织（红色虚线为截肢处）。

在4个月时，延伸处形成了血管化结构；在9个月时，形成了类似“脚趾”状的突起，并在第18个月时长得更像了。

这些在BD组和ND组都没有出现。

CT扫描显示，MDT组长出了一段与自然肢体相似的骨骼结构，以及一段弥漫性骨骼（diffuse bone，粉色箭头处）。

同时，MDT组青蛙的新肢体在受到机械探针的刺激时，会引发强烈的踢腿反应，说明其神经细胞的存在。

此外，这些青蛙在游向食物、避障等活动中表现得比另外两组更加灵活。

下一步：哺乳动物

在此之前，这个团队也做过类似实验，只用了一种药物（黄体酮）也可以促进青蛙断肢生长。

只不过新肢体只能呈尖峰状生长，与本次实验所得的形状和功能更正常的结果相去甚远。

接下来，该团队将进一步探索药物和生长因子的组合，让青蛙再生肢体的形状和功能更加完整，比如具有更像的蹼、脚趾、更详细的骨骼和肌肉特征。

再往后，他们还将测试这个方案如何应用于哺乳动物。

论文地址：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj2164

参考链接：

https://www.eurekalert.org/news-releases/940952