身上所有的部分都可以移除後「再生」，搞清它的這些過程，或許能解決癌症、衰老

與大多數多細胞動物不同，扁形蟲身上的所有部分均可在移除後再生。這使得它成為研究組織再生現象的理想模型。

在一項近日發表於《生物物理雜誌》的研究中，科學家稱，電活動是組織再生過程中已知的第一步，發生在已報道的最早期基因機器啟動之前，引起構建新的頭部或尾部所需的基因轉錄下游活動。

「理解細胞如何決定構建什麼是極為重要的。」美國塔夫斯大學艾倫探索中心主任、論文通訊作者Michael Levin說，「我們已發現，內源性電信號使細胞能夠交流並決定它們的位置和整體器官結構，由此知道啟動哪些基因。」

該研究使用了日本三角渦蟲。當這種扁形蟲的一部分，無論是頭部還是尾部被切除後，餘下的組織均能以正確的方向將缺失的部分再生。此前研究已表明，切除後約6小時，與再生缺失部分相關的第一批基因啟動。

但人們至今尚不了解在此之前發生了什麼，或什麼機制控制了哪些基因啟動。

研究者應用了一種電壓敏感型熒光染料，能夠指示不同區域的電位變化。「你可以實實在在地看到組織中的電活動。」Levin說，「在這種活動的幾個小時內，我們就可以開始測量基因表達的變化。」

為證實是特異性的電壓模式決定了每個傷口部位正確基因的啟動，研究團隊改變了蟲體不同末端的細胞靜息電位並觀察其效果。通過誘導離子流，將每個傷口部位設置為頭部特異性或尾部特異性的電壓模式，他們可以製造出有兩個頭而沒有尾巴的扁形蟲。

他們還研究了這種電信號與Wnt蛋白信號通路之間的關係，該通路在電壓介導的決策機制下游發揮作用。

研究人員對比了電信號與大腦中發生的電信號。「一個刺激進入，而後一個電事件觸發細胞中的生化第二信使事件以及下游電網路的活動，如做出決策或形成記憶。」Levin指出，「這種生物電系統非常古老並高度保守。」

未來的研究將側重於更詳細地分解這些信號。例如，研究者希望了解再生組織如何決定新長出部分的大小、形狀及規模，以及如在雙頭扁形蟲中所見，生物電路如何儲存身體模式的變化，並繼續在隨後幾輪的再生中產生雙頭動物。

「也許除傳染性疾病外，健康及生物醫學領域的絕大多數問題都有賴於了解細胞如何聚集在一起形成特定器官或其他結構。」Levin說，「如果我們能搞清楚如何操縱這些過程，便可以開始探索糾正出生缺陷的方法，並解決從創傷性損傷到退行性疾病、衰老以及癌症的一切問題。」（唐一塵）

相關論文信息：DOI：http://dx.doi.org/10.1016/j.bpj.2019.01.029

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！