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《大白鯊》電影宣傳
說起鯊魚，你最先想到估計就是1975年史匹柏導演的電影《大白鯊》，該片曾一度使美國許多度假海灘變得冷冷清清，鯊魚血盆大口的形象深入人心。
鯊魚是深海王國的終極大Boss，靠的可不單單是那一口鋒利的牙齒，更在於這口好牙具有神奇的自我修復能力——終身牙齒再生能力。
「傳送帶」齒系（Conveyorbelt teeth）。圖片來源： Shutterstock
來自英國謝菲爾德大學（University of Sheffield's Department of Animal and Plant Sciences）的加雷斯·弗雷澤（Dr Gareth Fraser）研究團隊一直致力於研究軟骨魚類（例如，鯊魚）牙齒再生機制。鯊魚牙齒具有不斷、快速再生能力，新的牙齒就像傳送帶似的源源不斷的送來，在舊齒磨損、崩壞之前就能完成替換。
近日，弗雷澤研究團隊發現，人類也具有與鯊魚相同的控制牙齒再生的基因。這些基因可以追溯到4.5億年前，如果有某種激活這些基因的方法，我們有可能像鯊魚一樣不斷再生牙齒。相關的研究結果發表在近期的《發育生物學》（Developmental Biology）雜誌上。
早在1845年，英國生物學家理察·歐文（Richard Owen）爵士第一次對鯊魚牙齒的再生模式進行了科學記錄，他將其描述為「眾多的牙齒緩慢地向前轉動」（註：歐文爵士創造了「恐龍」（dinosaur）一詞）。
這一點上人類可遠遠比不上。人類一生只有兩套牙齒——乳牙和恆牙，如果人類只是活個幾十年，這兩套牙完全夠用。然而，隨著現代醫療的發展，人類的壽命和飲食結構都得到了大大的延伸和擴展，不斷引入的磨損和酸性腐蝕，使得單純的兩套牙齒略顯不足。這意味著，我們需要藉助陶瓷植入物或者「不實用」的假牙來延續牙齒的功能。
所以，如果我們能夠找出鯊魚牙齒再生能力的遺傳學機制，開發出生長人類天然牙齒的方法，人類豈不是能免受牙齒磨損和脫落的折磨？
圖片來源：wikipedia
令人驚訝的是，鯊魚並不是一顆一顆的更換牙齒，而是在其下頜具有成排的備用牙齒不斷再生。當最外邊的牙齒脫落後，緊接著的一排牙齒向前移動將前排牙齒整個替換掉。底層的軟組織像錨和傳送帶一樣用來固定和輸送成排的牙齒。
有齒脊椎動物的牙齒替換模式對比。圖片來源：L.J. Rasch et al.Developmental Biology 415 (2016) 347–370
鯊魚（軟骨魚類）一生中會不斷更換牙齒，新生牙齒以「多對一」的方式（註：每一個最外層的功能齒都有一列多個提前長好的備用齒）成排地向前移動(圖A)替換舊齒。硬骨魚會以「一對一」方式（註：每一個功能齒有一個對應的備用齒）一顆一顆地更換牙齒(圖B)，而有的爬行動物（如，蛇）會發生多次換齒（圖C）。大部分的哺乳動物（如，人類），具有乳牙和恆牙兩組牙齒換齒能力（圖D）。
斑點貓鯊（Scyliorhinus canicula）圖片來源：Shutterstock
弗雷澤團隊最近研究了典型模式動物斑點貓鯊（註：貓鯊科）牙齒再生能力涉及的關鍵基因。選擇貓鯊一是因為貓鯊卵易於獲取，二是其胚胎可以被人工養殖，以精確揭示鯊魚牙齒形成和再生所經歷的各個發育階段。
當幼年鯊魚從母鯊卵鞘或者子宮呱呱落地（註：鯊魚可卵生可胎生），它便擁有充分發育的潛在齒列（註：稱為「牙齒生成」），類似傳送帶的一排排鋒利的牙齒為覓食整裝待發。
研究發現，鯊魚口腔上皮細胞具有特殊的幹細胞群，這是鯊魚牙齒不斷再生的關鍵。如果沒有這些幹細胞，鯊魚就會像人類一樣，僅具有有限次數的牙齒再生能力，進而危及鯊魚「深海大Boss」的地位。
重獲「再生」
所有的脊椎動物的牙齒都是驚人的相似，不管是魚類還是哺乳類。一方面，牙齒的結構都相似：由一層堅硬的礦物組織稱為牙本質作為內層，一層更堅硬的牙釉質或者其他類似材料作為外層。另一方面，控制牙齒發育過程的基因也是非常相像。
這一點非常重要：人類具有類似鯊魚牙齒再生能力的基因。
費雷澤博士說：「在青少年時期的某個時間點，我們失去了這些再生能力的幹細胞，它們消失了。未來我們有可能通過牙科療法重新激活這些基因。」
我們從鯊魚牙齒再生獲得的關鍵基因信息，對於理解牙齒如何再生以及人類牙齒再生能力是如何被阻斷的具有非常重要的意義。
弗雷澤團隊稱，下一階段的研究主要是對比鯊魚牙齒和人類牙齒的基因特徵，以找出人類是否具有類似鯊魚牙齒再生的基因而並未被激活表達。這些研究可能提供一些線索來解釋人類牙齒再生能力喪失的原因，並幫助我們解答能否通過利用幹細胞重新獲得牙齒再生能力。
目前，弗雷澤團隊還啟動了一項新的研究，對比分析個別可能具有一定牙齒再生能力的人類口腔組織。極少數情況下，人類會長出超過「定額」的牙齒。在一個病例中，一位11歲的小女孩長出了81顆牙。當然在這種情況下，多餘的牙齒會造成損傷，需要被移除。但這些情況從另一方面反應了人類可能保留了牙齒再生能力的基因，只是需要在特定的時間以特定方式進行激活。
弗雷澤博士說：「這些僅僅是研究的早期階段，國際上有很多實驗室都在關注人類牙齒新生的研究。有意思的是，如果我們自身已經具有潛在再生能力的細胞，我們就有可能直接培養源自我們自身的「幹細胞」，誘導產生早期牙齒發育。我們就可以將這些自源性再生牙齒移植到下頜內需要牙齒的地方。當然，達到這一階段前還需要進行很多實驗和試驗。所以，研究並理解鯊魚牙齒不斷再生能力能夠為人類生長新的天然牙齒提供很多線索。」
參考：
Developmental Biology 、Medical NewsToday、University of Sheffield、wikipedia
An ancient dental gene set governsdevelopment and continuous regeneration of teeth in sharks，doi:10.1016/j.ydbio.2016.01.038
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