斷肢再生！研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)“再生密碼”？

■喬 禹

在許多電影大片中，我們時常能看到主角通過基因改造獲得了斷肢再生的能力。試問誰不想有這種能力呢？

其實(shí)，在自然界中許多物種都有這類能力。

2016 年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一組基因開關(guān)，它可使蠑螈等動物再生肢體和身體組織，而這組基因開關(guān)可能會揭曉斷肢再生的秘密。蠑螈是一種原始兩棲動物，全世界大約有400 多種，它們可以再生尾巴、腿，甚至脊髓?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)它與另外兩種生物共享一種基因機(jī)制，這兩種生物也具有組織再生能力，它們分別是斑馬魚和多鰭魚。

這一發(fā)現(xiàn)意味著這3 種生物可能繼承4.2 億年前一種相同祖先的再生能力，人類可能也繼承一些它們的基因，但是這些基因在人體的活躍性非常低。

除去蠑螈、海星和蜥蜴等動物具備讓部分肢體再生的能力，扁蟲在被切成小塊后甚至也能重建成一個完整的有機(jī)體。但人類在大面積受傷后更傾向于產(chǎn)生瘢痕組織來覆蓋傷口，而不是重新生長出原本完整的組織。

那么，斷肢再生到底有沒有可能呢？

斷肢再生

最新研究數(shù)據(jù)顯示，人類肢體缺失的發(fā)生率預(yù)計(jì)將在未來30 年里大幅增加，每年約可影響360 萬人，如糖尿病患者、退伍軍人、創(chuàng)傷幸存者和周圍動脈疾病患者等。盡管發(fā)育和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)取得了非常大的進(jìn)展，但讓整個復(fù)雜器官成功再生這一目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。目前，臨床醫(yī)生仍然缺乏有效的手段來促進(jìn)組織恢復(fù)或逆轉(zhuǎn)組織損失。

但像人類的肝臟在損失50% 后，卻具有驚人的、幾乎像扁蟲一樣的再生能力，幾乎可以恢復(fù)到原來的大小，不過通過自然再生來恢復(fù)動物肢體功能的可能性仍然遙不可及。

最近，來自美國塔夫茨大學(xué)和哈佛大學(xué)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)利用一種組合藥物，讓無法再生四肢的成年非洲爪蟾長出了新的腿，人為地創(chuàng)造了一次再生奇跡。這也意味著我們離再生醫(yī)學(xué)的終極目標(biāo)又近了一步。

和人類相似，成年非洲爪蟾再生能力有限，無法在失去肢體后自行長出新的。在給爪蟾截肢后，人們用含有藥物凝膠的裝置覆蓋斷肢局部，為傷口提供促進(jìn)再生的環(huán)境。這種處理只進(jìn)行了24 小時，但已經(jīng)足以改變原有的愈合方式，讓動物在接下來的18 個月中長出新肢體。新長出的腿雖然仍不完美，但具備運(yùn)動與感覺功能，也有與健康肢體相似的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

這足以證明，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)所用的“組合藥物”具有奇效。

實(shí)驗(yàn)中的非洲爪蟾長出了新的肢體

“組合藥物”

研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)—進(jìn)展》的新研究關(guān)注了一個非常特別的點(diǎn)，再生動物所處的環(huán)境往往是水生環(huán)境。這些動物失去肢體后，殘端會聚集大量干細(xì)胞，受傷后的24 小時內(nèi)傷口就會被皮膚組織覆蓋，保護(hù)組織重建工作。

生活在陸地上的動物就不一樣了，它們的傷口往往會暴露在空氣中，甚至是與地面接觸，這意味著瘢痕組織涌入后愈合工作會難以開展。于是研究者想到了，人為地為斷肢區(qū)域創(chuàng)造一個液體環(huán)境。

他們將這一新工具稱作BioDome，Dome 在英文中是穹頂?shù)囊馑?，而這個類似穹頂?shù)墓枘z帽能剛好扣在非洲爪蟾的斷肢傷口處。帽子里面裝有混合著5 種小分子藥物的絲蛋白凝膠，這些藥物（BDNF、GH、1，4-DPCA、RD5 和RA）已經(jīng)在過往的研究中被證明對組織再生有很大作用，可以抑制炎癥產(chǎn)生，抑制導(dǎo)致疤痕形成的膠原蛋白，促進(jìn)神經(jīng)纖維、血管以及肌肉的新生。

有了一個持續(xù)不斷刺激的微環(huán)境，爪蟾傷口處便能接收再生的信號，而不是形成一些軟骨尖端。BioDome 裝置需要在截肢手術(shù)后佩戴24 小時，之后便可以移除。對照組一共有兩組，一組是沒有戴上硅膠蓋，另一組則沒有添加5 種小分子藥物。

從長期觀察來看，使用了完整BioDome 的爪蟾斷肢組織生長速度明顯要更快，當(dāng)然，這個生長周期是以月來計(jì)算的，實(shí)驗(yàn)組在第9 個月的時候，就已經(jīng)能明顯看到爪蟾肢體的完整樣貌了，而兩個對照組基本都只會形成軟骨尖端。

在更長的時間維度中，爪蟾的肢體會逐漸發(fā)育得更完整，大約18 個月的時候，肢體外觀已經(jīng)與正常爪蟾非常相似。再生新肢體不僅具有天然肢體應(yīng)有的骨骼結(jié)構(gòu)，并且其中包括神經(jīng)在內(nèi)的組織也非常完整，唯一一點(diǎn)遺憾的是末端的腳趾沒有生長出骨骼。

這種全新再生的肢體具備完全的功能，可以自主移動并對外界刺激作出反應(yīng)，研究者用纖維觸碰時，爪蟾會收縮新肢體。更神奇的是，它們可以利用新肢體在水中游泳，動作和普通爪蟾一致。

BioDome 帶來的這種方法不僅讓我們看到了一次再生奇跡，更重要的是，它僅僅只需要一次處理，便能讓肢體在數(shù)個月內(nèi)自行生長。

研究人員也表示，他們的治療遠(yuǎn)未準(zhǔn)備好應(yīng)用于人類。但是，發(fā)現(xiàn)和理解允許細(xì)胞再生的信號，意味著患者可能不必等待科學(xué)家真正了解復(fù)雜器官構(gòu)建的所有復(fù)雜性，然后才能接受治療。值得期待的是，接下來研究人員將要測試這種治療方法該如何應(yīng)用于哺乳動物了。

如果該項(xiàng)研究能夠使人類真正完成斷肢重生，那么絕對是對人類再生醫(yī)學(xué)作出的突出貢獻(xiàn)，更是對人類社會作出了突出貢獻(xiàn)。我們期待著那一天的到來。