这种和人类基因相似度超过70%的鱼,可以帮助我们修复受损的心脏!
如果医生能够替换坏死或功能异常的心肌组织,会怎么样呢?那么这项治疗将会有革命性的意义。每年大约有100万美国人被诊断为心力衰竭,只剩不到一年寿命的比率将近30%。
我们的心脏必须如此强大,才能承受世界带给我们的一切。如果我们的心肌细胞能够再生就好了!
虽然人类不行(应该说,任何哺乳动物都没有),但自然界的确有些动物有修复受损心脏的能力。科学家在最古老的脊椎动物——鱼类身上找到了答案,准确地说是热带淡水水域常见的一种鱼:斑马鱼。
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2013年,科学家终于拿到了他们探求10 年想要的结果——斑马鱼的基因组序列。他们惊讶地发现,斑马鱼和人类基因相似度超过70%,而且和人类疾病相关的基因中有超过80%都能在斑马鱼的基因组里找到。在所有针对斑马鱼进行的研究中,最激动人心的应该要数心脏再生了。人们发现,虽然它们只有一个心室,但切掉这个心室的一部分后,它们的心脏居然可以完好地再生,而且被切掉的比例可以高达20%!
图源:《疯狂的心脏》,中信出版·鹦鹉螺2022年9月版
在发育成熟的哺乳动物心脏内部,心肌细胞不再分裂,意思就是不会有新的心肌细胞产生,你的心肌细胞中,有一半会从出生一直存活到离开人世!但在成年的斑马鱼体内,心肌细胞可以由旧有的心肌细胞产生。当其心脏的某个区域受到损伤时,该区域内未受损伤的心肌细胞就会重新进入其生命周期中的繁殖期,开始制造新的、功能完备的心肌细胞。
且不论修复心脏的能力到底是怎么进化出来的,今天的人类没有这种能力,我们就遇上了严重的问题,而科学给了我们解决问题的机会。科学家有几个研究方向,包括寻找特殊的物质,以达到下述目的中的任意一个:刺激成熟的心肌细胞分裂;把成纤维细胞等细胞转化为心肌细胞;或者使心脏干细胞分化,特化为心肌细胞。
虽然在心脏被切除一大块后斑马鱼能出现再生现象,但科学家依然需要让它们在遭遇更常见的人类心脏病时也能展现出同样的能力。为此,研究人员正在尝试设计带有心脏瓣膜疾病、先天性心脏缺损及高胆固醇血症等脂质代谢疾病的实验鱼种。探索之路曲折、漫长,但科学家期
待,在未来的某一天,利用从斑马鱼及其他非哺乳动物的心脏中学到的新知,我们能够借助心脏再生的手段,开创治疗心脏疾病的新纪元。
为我们呵护心脏健康的努力提供灵感的可不止斑马鱼,在脊椎动物学家比尔·舒特所著的《疯狂的心脏》这本书中,我们发现,科学家已经从蟒蛇身上学到了修复一颗心的智慧;借助菠菜给的灵感和3D打印技术,我们甚至可以试着在实验室里从头开始培育一颗心!这不是冰冷的机械心脏,而是高度仿生的“真正”心脏。再生医学的未来,让我们充满憧憬。
这是一本奇趣幽默的故事书,一次奇妙迷人的心之旅。途经我们的动物亲属,和脊椎动物学家、美国自然历史博物馆副研究员比尔·舒特一同探索复杂精妙的人类心脏。动物学、进化生物学、再生医学……这些令人耳目一新的角度会帮助我们重新理解心脏在生命进化和人类社会中所起到的作用,从而对这种动物和人体中的重要器官有一个全新的、深入的认识。
正如作者所说,心脏不只是一种驱动身体中血液循环的泵,它是疯狂的引擎,也是进化的智慧结晶。
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