厲害了！科學家正在尋找「器官再生」的鑰匙

劉沐芸 編譯

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最近，現代快報大健康開設了一個科學嚴謹的欄目《健康最前沿》

這個欄目四幹嘛滴呢？

《健康最前沿》介紹國際國內有關健康的各種最新研究成果，幫助你展望未來的科學世界。我們盡量用最通俗易懂的話，準確傳遞研究的精髓和意義。

設想一隻蠑螈和一個老鼠同時在事故中丟失了肢端。「蠑螈會微笑面對事故和損傷，」緬因州巴爾港傑克遜實驗室的免疫學家和再生生物學家James Godwin說，「但對老鼠來說，就是一個災難了。」

長期以來，研究人員都致力於研究蠑螈的分化軌跡，看能否適用於老鼠甚至是人類的再生。這需要識別動物再生過程中分子通路和細胞分化的過程，以理解斑馬魚、蜥蜴和一些嚙齒類動物如何實現從四肢再生到器官再生。這樣未來有望某天可以通過插入或激活人體內的再生通道幫助人類實現再生。

這是一個令人神往的預期，「蠑螈可以如此完美地重建損傷的組織，以至於我們無法分辨這是再生的，」維也納分子病理研究中心再生生物學家Elly Tanaka說，「如果人類可以向蠑螈一樣實現再生，難道不是很有趣嗎？」

人類再生的開關被關閉了？

動物在損傷發生時不得不面臨一個選擇，通過形成疤痕組織快速癒合還是選擇緩慢的再生但有感染的風險呢？通常，哺乳動物會選擇一種快速的癒合模式，而向蠑螈、魚類、蜥蜴等脊椎動物會選擇第二種沉潛再生。如果哺乳動物是以疤痕形成取代了再生過程，那它們一定還是有再生的分子和細胞通路，只是暫時沉睡了。

「我們只需要將人類再生的開關打開。」亞利桑那州立大學再生生物學家Kenro Kusumi說。人類在發育的早期有限的再生功能提示，哺乳動物的體內存在再生的基因程序，只是在發育的過程中被關閉了。

以心臟為例。當一個成年人心臟病發作時，數百萬的心肌細胞凋亡並在損傷部位形成疤痕。如果凋亡的心肌細胞無法再生或修復的話，心臟功能會越來越弱甚至會發展為心衰。但研究發現，新生的老鼠具有心肌再生的能力。如果剪下出生一天的老鼠的心室組織，Godwin說，損傷的心臟會自己修復，也不會形成疤痕。但對第七天的老鼠做同樣的試驗時，這種能力消失了。

一項個案報道，一個剛出生的嬰兒心臟病發作，但在一年後的檢查中沒有發現疤痕組織。當然，這只是個案，且在人類開展類似前述老鼠的研究在倫理上不具有正當性。

再生所需的不同零件是如何組裝的？

要在人體中實現再生，研究者先要弄清楚動物中開啟再生的開關。Tanaka20年都致力於研究兩棲動物。「蠑螈為我們提供了再生的工作說明書，」Tanaka解釋，「如何將再生所需的不同零件進行組裝。」

自然界中還有斑馬魚可以再生心臟，而有些學者傾向於研究可以再生尾巴的蜥蜴。儘管從基因水平來講，蜥蜴比蠑螈和斑馬魚更接近人類，但蜥蜴再生的尾巴中只有軟骨而沒有骨的再生。

受益於不同小組的研究努力，研究者在不同種動物的器官中構建了與再生相關的關鍵步驟，包括斑馬魚的心臟再生、蠑螈的四肢再生、哺乳動物的肝臟再生。儘管有些學說還存在爭議，但大多數科學家認同再生是去分化的過程。當截肢或損傷發生時，成人體內的成纖維細胞和肌細胞會受到損傷信號的驅使向類胚胎幹細胞的狀態分化，這些體細胞呈現「逆生長」。去分化啟動後，皮膚上皮細胞會向損失部位遷移，形成表皮封住傷口，損傷處的細胞產生表皮突脊，並發出去分化信號吸引細胞的遷入。很快，受到去分化信號驅使的細胞開始分裂產生再生芽基，形成新的肢體或長出新的器官。目前，科學家已經識別出部分信號通路並實現對再生過程中的基因和蛋白的調控。下一步是，將這些與再生相關的基因放到試驗嚙齒動物上測試。雖然在人的身上實現再生調控還有很長的路要走，但在試驗動物體內模擬再生有望在近幾年內實現。

不到0.2%的哺乳動物具有再生能力

但通過嚙齒動物模擬人類再生，可能還是無法實現人類再生的夢想。因為畢竟人類和其他動物畢竟不同。德州學院站中的A&M大學的再生生物學家Ken Muneoka堅持這個觀點。蠑螈再生四肢主要都是軟骨再生，但人類的四肢包含骨骼。任何哺乳動物中的再生必須涉及大量骨骼的再生。

自斷肢體是嚙齒類動物進化過程中獲得一種自救機制，新晉發育生物學家Ashley Seifert研究發現，老鼠再生和蠑螈再生是類似的機制，這也提示哺乳動物也具有類似蠑螈再生的分子通路。「現在地球上大約了5300中哺乳動物，但只有不到0.2%的哺乳動物中觀察到再生能力。」Seifert說。

要實現人類軟骨或其他附件的再生，可能還要數十年或更久，當科學家預期，打開人類體內掌控再生能力的開關卻很快可以實現。Muneoka在大鼠模型的研究為我們打開人類再生開關提供了線索。日常觀察發現，小孩的指端受傷後可以再生，而指端再生包括有骨骼、肉、指甲等。但這種再生能力隨著年齡的增長而減弱，目前這個指端再生的機制還不清楚。有假設說，由於指端在四肢的功能進化中承擔了關鍵功能，指甲損傷後會形成一個可依誘導再生的微環境。

來源：現代快報

編輯：玲玲

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