72小时诱导新生！剑桥美女的蝾螈试验，衰老细胞化身信号发射器
近日，两位美女研究员——德国德累斯顿再生疗法中心Hannah E. Walters和剑桥大学Maximina H. Yun的团队在《Aging Cell》上发表了一项研究。他们发现，将衰老细胞注入蝾螈的断臂残肢里时，显著增强了蝾螈的肢体再生能力。
抗衰“教父”大卫·辛克莱也在推特上也关注了这篇最新论文。试想，如果摸清楚促进蝾螈再生的衰老细胞性质和机制，或许我们也能掌握自我愈合的魔法，从而拥有一副金刚不坏之身了！
图注：大卫·辛克莱在推特上转发关注该篇论文
被誉为“六角恐龙”的蝾螈之所以能够实现再生，关键原因在于它的残端组织细胞有“去分化”能力（dedifferentiation），这是指终末分化的细胞恢复到细胞谱系范围内分化程度较低的状态，去分化可以促进再生祖细胞的生成。
图注：蝾螈
例如，一只成年蝾螈缺了胳膊少了腿，肌体就会激活自体干细胞、激发成熟细胞去分化，培养出充满祖细胞的芽基，由芽基进一步复制、再分化形成功能完备的四肢。
蝾螈的“去分化”可以简单理解为“恢复出厂设置”，为生产祖细胞腾挪出空间，从而激发身体的再生潜能。
值得注意，蝾螈芽基的形成过程中，衰老细胞的身影随处可见。在同样具有再生天赋的斑马鱼中，也观察到诱导细胞衰老增强了鱼鳍再生能力，使用抗衰老药物反而会降低斑马鱼再生速度。
看到这里，读者朋友们也许会疑惑，一向被视为抗衰对象的衰老细胞，究竟是怎样在去分化的再生过程中发挥重要作用？
为了解衰老细胞是否影响及如何影响蝾螈的再生过程，研究人员诱导了绿红东美螈四肢间充质A1细胞的DNA损伤，从而获得衰老表型的A1细胞，这是蝾螈的一种干细胞，具有分化能力。
研究员将衰老的A1细胞和正常的A1增殖细胞注射入成熟蝾螈的两条腿后，沿着注射部分将蝾螈截肢。截肢后3周内，注入增殖细胞的蝾螈残肢生长到中期芽基阶段。令人惊讶的是，注射衰老细胞的芽基生长程度更为显著，在3周内达到了晚期芽基阶段。这表明，与增殖细胞相比，注射衰老细胞提高了芽基的生长速度，促进了肢体的再生。
图注：a.：蝾螈截肢实验过程；b.：注射增殖细胞（PRO）和衰老细胞（SEN）后断肢芽基生长情况；c.：芽基/肢体面积之比
为了确认衰老细胞是通过影响“去分化”促进芽基形成，团队重复了上述试验。这一次，他们瞄准了蝾螈的肌纤维。
肌纤维是蝾螈细胞去分化后祖细胞增殖、再分化而成的产物，可以通过黄色荧光蛋白（YFP）和肌球蛋白重链（MyHC）进行基因识别。也就是说，有黄色荧光出现的地方，就有肌纤维的存在，进而证明“去分化”现象的存在。
图注：YFP+（黄色荧光）标记结果
实验显示，新生肢体中，标记了YFP+/MyHC?的肌纤维祖细胞出现在了相应的芽基间充质中，这表明发生了“去分化”现象。并且，与注射增殖细胞的组别相比，注射衰老细胞后的新生肢体中，去分化发展出的祖细胞池显著扩大。
上述结果表明，增加衰老细胞可以提高肌肉细胞去分化能力，从而加快再生进程。
明确了衰老细胞能够促进去分化后，团队进一步探究了其背后的机制，经过一系列实验证明衰老细胞是通过旁分泌机制，传递“去分化”信号。
旁分泌机制（Paracrine mechanism）是细胞间的一种通讯方式，指细胞分泌物不进入血液循环，通过释放信号分子，凭借扩散作用调节周围细胞的生长和功能。
研究团队建立了基于蝾螈A1肌管的体外实验模型。利用A1肌管模型在体外也能复刻“去分化”过程，具体表现在：培养基内分化细胞减少，终末细胞出现“细胞周期再进入”现象（细胞重新进入生长周期，恢复增殖能力，属再分化的一种），最终形成肌管。
鉴于衰老细胞主要通过分泌动态、异质表达的SASP因子来影响周围环境，团队分别培养了增殖细胞和衰老细胞，在48小时后收集它们的培养液。在过滤后，将培养液混合到肌管细胞培养基中。
如果衰老细胞培养液中的肌管出现明显再生，则说明衰老细胞分泌的因子成功向肌管细胞发出了“去分化信号”。
图注：细胞周期再进入百分比，蓝色为衰老细胞组
果不其然，72小时后，在衰老细胞培养液的滋润下，肌管细胞培养基中“细胞周期再进入”比例明显增加，印证了衰老细胞可以通过旁分泌机制发出去分化信号。
这不禁引人遐想，如果衰老细胞仅需隔空发出信号就能促进细胞去分化和周围细胞增殖，衰老细胞可不就“变废为宝”了！
在分子层面，为识别衰老细胞诱导细胞周期再进入的通路介质，团队研究发现，成纤维细胞生长因子受体（FGFR）可能才是衰老诱导细胞再生过程中的“关键通路”。
在抑制FGFR信号时，条件培养基和衰老细胞培养基中的细胞周期再进入都受到了抑制，这表明FGF信号通路在衰老细胞诱导再生的介质中扮演了重要的角色。
图注：FGFR1信号示意图
相应地，另一项使用FGFR1激活剂的实验发现，除了衰老细胞培养基，其他培养基中激活剂的剂量愈高，细胞周期再进入现象也会愈明显。这不仅表明激活FGFR1可以促进肌管中的细胞周期再进入，还表明由于衰老细胞的存在，FGFR1的活性可能已经饱和，不会再随剂量发生变化。
明确了如此微观的受体和通路，是否离人体无差别利用衰老细胞促再生又更近了一步！
时光派点评
美女研究团队层层递进地推敲了衰老细胞促进蝾螈去分化再生的背后原因，打通了“现象—机制—分子介质”的理论道路。
蝾螈的再生能力也许就在提示着我们挖掘衰老细胞的“剩余价值”，将衰老细胞“变废为宝”。当人类能像蝾螈一样将衰老细胞合理回收再利用，说不定我们也能实现肢体再生乃至器官再生了呢？
—— TIMEPIE ——
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