研究人员揭示了生物电模式指导了受伤后蠕虫的再生体计划

研究人员成功地通过重置其内部生物电模式记忆来永久性地重写扁虫的再生体形状，甚至导致正常出现的扁虫具有“代码”，以再生为双头蠕虫。这组作者说，这项发现于今天发表在“生物物理学杂志”上，提出了大规模再生控制基因组编辑的替代方案。

该研究由塔夫斯大学艾伦探索中心及其生物系的科学家领导，研究了确定动物身体在严重受损时再生的形状的力量，表明可以永久改变动物的目标形态。野生型基因组序列，揭示了可以在具有正常解剖学和组织学的动物中编码替代的身体模式。该研究还提供了一些线索，说明为什么某些人在接受与他们组中其他人相同的治疗时会有不同的生物学结果。

“通过这项工作，我们现在知道生物电特性可以永久地覆盖基因组所要求的默认体形，可以编辑再生目标形态以与当前解剖结构不同，并且生物电网络可以作为调查隐秘的控制点该论文的通讯作者，Michael Levin，博士，Vannevar Bush生物学教授，塔夫茨大学艾伦探索中心主任和塔夫茨再生与发育生物学中心主任表示，这是以前不可观察的表型。

莱文说，这些发现很重要，因为再生医学的进步需要了解一些生物修复身体损伤的机制。“生物电学作为解剖结构重编程的中介具有强大的指导作用，对于理解形态的演变和再生疗法的途径具有许多意义，”他补充道。

研究人员研究了以再生能力而闻名的扁虫(Dugesia japonica) - 蚯蚓。当切成碎片时，扁虫的每个碎片都会重新生成它所缺少的东西以完成其解剖结构。通常，再生产生原始标准蠕虫的精确副本。

在Levin及其同事通过改变生物电路的情况下，以前的工作为基础，研究人员可以通过改变生物电路来引起扁虫生长另一种扁虫的头部和大脑，研究人员简要地打断了扁虫的生物电网络。他们通过使用辛醇(8 OH)暂时中断间隙连接来实现这一目的，间隙连接是蛋白质通道 - 电突触 - 使细胞能够在本地相互通信，并通过长距离形成网络，来回传递电信号。

25%截肢的躯干碎片再生成双头扁虫，72%再生成正常出现的单头蚯蚓;大约3%的树干碎片没有正常发育。起初，研究人员认为单头处理的扁虫没有受到治疗的影响，这在任何实验性治疗或环境事件改变生物系统的功能时都很常见。然而，当正常体形的扁虫在正常泉水中反复截肢数月后，它们产生的双头蠕虫与单头蠕虫的比例相同。

扁虫的模式记忆已被改变，尽管这在其完整状态下并不明显，并且仅在再生时才被揭示。研究表明，改变的目标形态 - 蠕虫在损伤时再生的形状 - 不是在其组织学，分子标记表达或干细胞分布中编码，而是在生物电模式中编码，指示两种可能的解剖结果之一。随后的伤害。

“改变的再生体计划存储在看似正常的平面细胞的生物电网络中，并且全身生物电梯度作为一种模式记忆，”该论文的第一作者和博士的Fallon Durant说。塔夫茨大学生物系和艾伦探索中心的综合研究生教育和研究培训(IGERT)项目的学生。“生物电信号可以作为一种开关，不仅可以改变身体计划的解剖结构，还可以在逆转时撤消这些变化。”

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