低等生物的器官再生一直是生物界的一大謎團——為什麼切成兩半的蚯蚓能活下來？為什麼壁虎的尾巴掉了還能長出來？為什麼人沒有這種特異功能？如果能回答清這些問題，再生醫學將迎來突破。
上周，發表在頂尖學術期刊《自然》上的一項研究在這一領域做出了新的進展。來自波士頓地區Whitehead研究所的科學家們發現，組織再生背後的複雜基因通路，竟受肌肉細胞的控制！
該研究的主要負責人Peter Reddien博士。圖片來源：MIT
「器官和組織再生的一大核心謎題在於動物們如何啟動所有必需的細胞和分子步驟，」該研究的主要負責人、Whitehead研究所的HHMI研究員、同時也是麻省理工學院（MIT）教授的Peter Reddien博士說道：「我們揭示了一個令人驚訝的分子機制，發現一類特殊的肌肉細胞能建立組織再生的正確分子信息。」
Reddien博士是再生領域的專家。在過去的十多年裡，他的團隊一直在研究一種叫做渦蟲的奇妙動物。這種動物有著令人驚嘆的再生能力：如果你把它切成兩半，它的每一半都能再生出所需的另一半組織、器官、以及身體。Reddien博士的團隊發現，渦蟲體內有一批「位置控制基因」（PCG）一直處於「啟動」狀態。它們就像是細胞裡的GPS，告訴細胞它們處於身體裡的什麼位置。這些細胞也能因此得知自己的身體缺了哪些部分，並進行彌補。
有趣的是，對這些基因的分析表明，它們大多在渦蟲的肌肉細胞裡有活性，這表明肌肉或許在再生過程中起到了關鍵作用。研究人員指出，渦蟲體內有著多種肌肉細胞類型，有些從頭到尾縱向生長，有些則環狀生長。它們都能幫助器官再生嗎？
渦蟲體內橫七縱八有著多種肌肉類型。圖片來源：《自然》
為了回答這個問題，該研究的第一作者Lucila Scimone與她的同事們開發了一種新的技術來抑制這兩類肌肉細胞生成。他們發現，抑制myoD基因能影響「縱向」的肌肉細胞，而抑制nkx1-1基因能抑制「環狀」肌肉細胞的生長。通過抑制特定的基因，我們就能了解特定的肌肉細胞如何影響再生。
研究揭示了一個意想不到的結果——在抑制縱向肌肉生成後，雖然渦蟲還能夠健康生長，但一旦受傷（比如砍去頭部），就無法進行再生。這就好像是被奪去了魔力。「這個結果令人驚嘆，」 Lucila說道：「它告訴我們，這些縱向的肌肉纖維在再生活動的最早期就有著作用。」
失去了縱向肌肉，渦蟲就失去了再生的魔力。圖片來源：《自然》
進一步的研究表明，當縱向肌肉消失後，notum和follistatin兩條基因的功能受到了嚴重幹擾。先前，人們發現這兩種基因能控制渦蟲的細胞增殖，在組織受傷後的再生過程中扮演了關鍵作用。
渦蟲體內的另一種肌肉——環狀肌肉也參與了再生的工作。有趣的是，失去環狀肌肉的渦蟲雖然能在受傷後再生，但長出來的器官都奇形怪狀。舉例來說，在正常情況下，被砍掉腦袋的渦蟲能長出一個新的頭。然而，一旦環狀肌肉被抑制，在腦袋被砍掉後，有的渦蟲會長出兩個頭！
抑制環狀肌肉後（右圖），渦蟲再生出了兩個腦袋！。圖片來源：《自然》
這些結果將先前一直未得到足夠重視的肌肉推到了再生醫學研究的前沿。研究人員們表示，他們將繼續探索在其他具有再生能力的動物中，是否也存在著肌肉的參與。
「除非我們先了解為什麼渦蟲等動物有驚人的再生能力，不然沒有人知道是什麼限制了人類的再生能力，」 Reddien博士說：「肌肉究竟如何參與再生？我們的發現提出了許多新問題。」
參考資料：
[1] Orthogonal muscle fibres have different instructive roles in planarian regeneration
[2] Surprising roles for muscle in tissue regeneration, study finds
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