文：黃嵐
圖：gettyimages
最近國外有報導稱，如果我們失去了四肢，就只能像樹樁一樣，然而蜥蜴和蠑螈都可以讓他們意外受傷的四肢重新生長起來。目前研究人員已經大概了解它們是怎麼做到的。亞利桑那州立大學的井津健郎和他的同事們透露了蜥蜴再生的遺傳秘訣，並將研究成果登在科學公共圖書館雜誌上。專門研究蠑螈基因的澳大利亞再生醫學研究院的詹姆斯·戈德溫表示：為了達到人類身體部分也能再生的目的，科學家需要學習不同生物體的再生策略。
基因優化
可結合幹細胞再生技術
「基因優化在科學技術方面不是很大的難題，困難更多在於倫理和安全性的考慮。在此，我們不討論整體水平的基因優化問題。我們討論一下如何通過基因優化結合幹細胞再生技術治療一些血液疾病的例子。」黃軍就副教授舉例，「例如血友病是由於患者基因缺陷，不能合成第九凝血因子從而導致患者不具備正常的凝血功能。常規的治療方法是定期注射第九凝血因子，成本極高，而且是短期有效的。我們可以分離病人的造血幹細胞，通過基因工程技術把病人造血幹細胞第九凝血因子的基因片段修正或者導入正常的基因信息後移植到病人體內，那麼由這些修正後的幹細胞再生的細胞就獲得了正常的凝血功能，也可以一勞永逸地解決病人的痛苦。」
不同物種
修復能力不同
亞利桑那州立大學的井津健郎和他的同事們渴望在蜥蜴或者變色龍尾巴重生的60天裡密切觀察它們的變化以揭示其中的奧秘。他指出：「新生的尾巴就是脊柱的延長。」
剛開始血凝塊會從蜥蜴的傷口出現，這跟在蠑螈和人類身上的狀況是一樣的。但是不同的物種在接下來的一步就大相逕庭了：如果是人類的話，上皮細胞會從傷口的邊緣遷移形成凝塊下面的疤痕組織；蜥蜴在截肢的25天之後，它並不是在凝塊下面形成傷疤組織，取而代之的是一種以前端組織軟骨為中心組織延伸生長，形成延長的新尾巴組織；但在蠑螈身上發生的再生則是一次完美的修復過程，不僅僅是尾巴，包括四肢、心臟、脊髓、部分的眼睛和大腦組織也能完整地修復。蠑螈的表皮細胞會在創口凝塊的上方生長而不是下方，這時奇蹟就會在這裡發生。蠑螈傷口凝塊中一種命名為巨噬細胞的免疫細胞會發送信號到破碎的皮下組織處，指導該處的組織形成胚芽狀的3D結構。該結構含有所有新肢體重生所需的幹細胞和3D結構信息。胚芽就像胚胎發育時期一樣重新生長出完美的肢體。
人類的細胞修復能力遠不如蠑螈
人類的皮膚或肌肉之所以能夠做到自我修復，依賴的就是細胞再生。中山大學生命科學大學院「幹細胞與功能基因組學實驗室」的黃軍就副教授告訴記者：人類的不同組織中都存在一定數量的成體幹細胞，成體幹細胞在保持合理數量的自我增殖的同時可以分化成相應組織中衰老或死亡的細胞，從而保證機體的穩定性。「毫無疑問的是，人類也具有一定的『細胞再生』能力，這也是我們能生存、成長和抵禦外力損傷的基礎，但我們的再生能力遠遠沒有像蜥蜴甚至蠑螈那般的強大。」他說，「正常的人體中，體內組織的幹細胞能不斷地分化補充正常凋亡或者死亡的細胞，在遇到外力造成的機體損傷時，如皮膚劃傷，皮膚幹細胞、血液幹細胞以及部分骨髓幹細胞會遷移到受傷的組織進行修復。但一般來說，比較大的傷口出現後，機體只能修復大部分的肌肉組織，而原來的血管和神經等複雜組織的損傷則不能100%的修復，因此我們一些大的傷疤處可能會失去感知的功能，這點與壁虎的再生有些相似。」
為此，黃軍就副教授舉例說，人的肝臟是再生能力非常強的器官，「現代的醫學早已經證實了經過手術切除部分組織的肝臟，能在一定的時間內重生，這與蠑螈的修復較為相像。」
高等動物想實現「再生」仍尚待時日
在未來，人類是否也能做到像蜥蜴甚至蠑螈那般完美地「修復」自己？黃軍就副教授給出的回答是否定的。「至少在未來30~50年內的技術發展，人類很難像蠑螈那樣高效地『修復』自己，這與人類自身修復系統的特點以及我們機體的複雜性是密切相關的。」他說，「在蠑螈體內，細胞可以逆分化成原始年輕的幹細胞，而這些細胞能記憶自己的來源以及位置，從而實現高效地修復。在人的體內，尚沒有發現存在能自動逆分化的機制存在，這可能與高等動物複雜機體需要對自身細胞命運高度控制的原因。低等生物具有很強的再生能力是因為它們在進化上一直處於較低的等級，它們經常受到攻擊而產生大面積的損傷，因此為了生存它們也相應進化出更為強大的再生系統。」
因為人類處於食物鏈的上遊，一般不會受到太多的這種大面積的傷害，因此在進化中的必要性也就降低了。所以相對再生能力而言，如何保持機體功能的穩定顯得更為重要，「可以想像的是，如果身體中的細胞具有逆分化的能力，可以推測我們的腫瘤發生概率將會大幅度地增加。」黃軍就副教授補充道。2014年，日本政府已經批准了全球首例利用病人自身皮膚細胞來源的誘導多能幹細胞分化的視網膜細胞修復老年黃斑變性疾病的臨床試驗，這不失成為科學家令人類實現進一步的「肌體再生」夢想的又一突破點。
誘導幹細胞是人類重要課題
於人類而言，當傷口復原時，上皮細胞會從傷口的邊緣移動形成凝塊下面的疤痕組織，不同部位的肌肉或皮膚擁有不同程度的修復能力。廣州市第一人民醫院胃腸外科副主任醫師王強告訴記者，頭面部皮膚生長能力快過腹部，腹部又快過四肢。決定修復能力因素很多，比如受傷部位血供、受傷類型、患者年紀營養狀況、有無糖尿病等。「肌肉細胞幾乎不可再生，損傷後形成的都是纖維疤痕，疤痕後期會攣縮，處理不當會導致關節畸形或者活動障礙等。」他說，「當然，若從藉助外力的角度看，幫助肌體修復的方式有很多，比如保持傷口的清潔，保證傷口制動，紅外線燈或者頻譜儀照射傷口都可以促進癒合。藥物的話，分中藥和西藥，西藥用得比較多的是表皮生長因子凝膠這一類的，中藥主要是雲南白藥，活血生肌散這類。」研究者表示，如果我們可以從蠑螈那裡學到怎麼在肌肉裡誘導幹細胞，那我們肌肉的生長就會有利得多。
黃軍就副教授表示，無論某種動物的再生如何神奇，實際上與人類的再生系統還是有著非常大的差異，因此要真實地了解人類的再生潛能，還是要回到人類本身的研究中去，這仍需大量科學家的努力。