器官再生成為現(xiàn)實，那么是什么控制著器官再生？
撰文 | 朱潔瑩
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再生是指機體在部分結(jié)構(gòu)失去后的自我修復和替代，或者說是在受損后恢復原有器官的形狀、結(jié)構(gòu)和功能。
在很多許多魔幻電影中，都把再生視為一項超能力。如死侍，被詛咒之后就變成了打不死的小強，無論多么重的傷都能恢復過來。生活中，一些低等的動物可以完全再生受損器官，比如渦蟲。把它從中間切開，它就變成了兩個渦蟲，事實上曾經(jīng)有人把它切成了279塊，它竟然還能再生出一個完整的成體［1］。
蠑螈則是脊椎動物中的再生大師。它的四肢、尾巴、心臟、頜骨、大腦以及視網(wǎng)膜和晶狀體都可以完全再生。再生出來的組織和器官的形態(tài)和功能都與原來的毫無二致［2］。無論幼年還是成年蠑螈都具有同樣強大的再生能力。可以說，蠑螈宛若現(xiàn)實生活中的金剛狼，除了會變老之外。
相比之下，爪蟾的再生能力則隨著長大而逐漸喪失。早期的蝌蚪斷肢后可以完全再生，晚期的蝌蚪和變態(tài)之后的成體爪蟾則無法再生［3］。
隨著物種的進化，再生的能力在一步步的丟失。就如同胚胎發(fā)育的過程，隨著分化的越來越復雜越來越功能化，細胞的全能性也在一步步的丟失。總的來說，哺乳動物（包括人類）的器官再生都是有限和不完全的。
哺乳動物的再生是再生醫(yī)學的圣杯，一直以來普遍認為哺乳動物的再生能力極低，但有研究表明在小鼠C2C12細胞中加入蠑螈的再生芽基的提取物后，小鼠細胞就像蠑螈細胞一樣出現(xiàn)了去分化的現(xiàn)象。說明小鼠的再生起關鍵作用的是外源的去分化信號 [4]。
研究器官再生的終極目標還是實現(xiàn)人類的器官再生。基于再生現(xiàn)象與胚胎發(fā)育的密切關系，使我們很容易想到可以通過模擬胚胎發(fā)育的過程來研究器官再生。比如牙齒就是這樣一個器官，牙齒正常發(fā)育中有兩種組織，間充質(zhì)組織和上皮樣的膜樣結(jié)構(gòu)，間充質(zhì)組織會分離出促使膜樣結(jié)構(gòu)向牙胚方向分化的因子。
中科院廣州生物院蔡景蕾組的研究模擬了這種相互作用。首先通過將誘導多能干細胞分化為上皮樣的膜狀結(jié)構(gòu)，再與小鼠牙胚間充質(zhì)重組，所獲得的重組樣品再移植到免疫缺陷鼠體內(nèi) ，3 周后就形成了牙樣結(jié)構(gòu)。這一方法成功證實自體的誘導多功能干細胞可以作為新的牙科上皮源與胚間充質(zhì)細胞中重組，創(chuàng)建一個生物工程牙胚體外培養(yǎng)和移植到接收方的顎骨形成一個功能完全的牙齒［5］。
像給汽車換零件一樣把人類受損、病變和衰老的器官換掉，一直是人類最美好的夢想之一。誘導多能性干細胞的發(fā)現(xiàn)使得我們已經(jīng)可以使細胞回到自己的幼年時期，為我們研究器官的再生提供了一個非常有用的材料和工具。但是，人類對于再生的機理研究還非常的有限，未知的領域還需要大量的研究工作。
參考文獻
1, Lei K, Thi-Kim Vu H, Mohan RD, et al. Egf Signaling Directs Neoblast Repopulation by Regulating Asymmetric Cell Division in Planarians. Dev Cell. 2016 Aug 22.
2, Tanaka HV, Ng NC, Yang Yu Z, et al. A developmentally regulated switch from stem cells to dedifferentiation for limb muscle regeneration in newts.Nat Commun. 2016 Mar 30.
3, DENT JN. Limb regeneration in larvae and metamorphosing individuals of the South African clawed toad.J Morphol. 1962Jan;110:61-77.
4, McGann CJ, Odelberg SJ, Keating MT. Mammalian myotube dedifferentiation induced by newt regeneration extract. ProcNatl Acad Sci USA. 2001 Nov 20;98(24):13699-704.
5, Cai J, Zhang Y, Liu P, et al. Generation of tooth-like structures from integration-free human urine induced pluripotent stem cells. Cell Regen(Lond). 2013 Jul 30;2(1):6.
來源：中科院廣州生物院 ； 授權轉(zhuǎn)載。
