從再生高手蠑螈的身上，人類能否找出誘發斷肢的奧秘？這個研究，將改變截肢和重大傷口的治療方法！
撰文╱宗岡賢（Ken Muneoka）、韓萬鍾（Manjong Han）、賈迪納（David M. Gardiner）
翻譯╱涂可欣
重點提要 ■蠑螈是肢體再生的典範，終其一生都能完美長回失去的肢體。了解蠑螈的再生機制，將可指引人類肢體再生研究的發展方向。
■遭遇截肢創傷時，蠑螈與人類傷口組織的初期反應大同小異，但人類的傷口之後會形成傷疤，蠑螈則會重新啟動胚胎發育程式，以長回新的肢體。
■若能控制人類傷口的情況，誘導傷口走向蠑螈般的癒合過程，或許人類就可再生出較大部位的肢體。
蠑螈的腳和人類的四肢比起來雖然細小許多，但結構大致相同：外有皮膚包裹，內部有骨骼、肌肉、韌帶、肌腱、神經和血管，此外還有一些排列疏鬆的纖維母細胞連結、固定這些內部組織，並賦予肢體特定外形。
然而蠑螈的腳，卻是脊椎動物界裡最獨特的，如果斷了，牠可以從傷口重新長出完整的肢體，而且不管斷了多少次，成年的蠑螈還是能一次又一次地長回腳來。青蛙在蝌蚪時期剛長出來的腳也可以再生，然而一旦進入成年期即失去了這項能力；即便哺乳動物的胚胎也有一些能取代成長中肢芽（limb bud）的能力，但是出生之前這項能力也會消失。事實上，再生能力隨生物發育程度而降低的趨勢，正好反映了高等動物形態的演化，也讓較低等的蠑螈成為終其一生都能再生複雜肢體的唯一脊椎動物。
人們對於蠑螈的這項本領好奇已久，再生部位是怎麼「知道」它需要取代的失去肢體有多長？為什麼牠們斷腳處的皮膚不會像人類一樣形成封閉的疤痕？成年蠑螈如何讓組織保持胚胎一樣的潛能，而能多次從無到有長出整段肢體？生物學家正試圖找出這些問題的答案，如果能了解自然界的再生機制，我們希望能誘發人體的再生，例如長回截斷的手或腳，並改善其他嚴重傷口的癒合。
人體遭受重大創傷時的初期反應，其實和蠑螈大同小異，但是傷口癒合的策略很快就分道揚鑣，結果是人類無法進行再生，只會在傷口處留下疤痕。然而有一些跡象顯示，人類應該具備再造複雜部位的潛力，關鍵是喚醒人類潛藏的蠑螈式癒合反應。因此，我們研究的第一步就是向再生專家蠑螈請益。
蠑螈教我們的幾件事 當蠑螈細小的腳被切斷時，截肢處的血管會立刻收縮，以減少失血，然後會有一層皮膚細胞很快覆蓋斷肢的傷口。在剛受傷的幾天內，這層傷口表皮層會轉變成一層傳訊細胞，稱為「頂端上皮蓋」（apical epithelial cap），是再生不可或缺的關鍵。在此同時，纖維母細胞會掙脫結締組織網絡，移動到斷肢傷口表面的中央，然後增生形成芽基（blastema），這群性質類似幹細胞的芽基細胞，將做為長成新肢體的前趨細胞。
幾年前，美國加州大學爾灣分校我們的同事布萊恩特（Susan Bryant）證明了蠑螈的芽基細胞和胚胎發育中的肢芽（limb bud）細胞是相同的，顯示從芽基長成肢體的過程，其實是重演動物胚胎形成四肢的過程。這項發現的重要意義在於不管是新生或者是再生肢體，兩種情況都應用了相同的基因程式；由於人類在胚胎時期也經歷了長出手腳的過程，理論上成人也應該擁有再生必要的基因程式。因此科學家的目標，就是找出如何誘導斷肢形成芽基的方法。
作者賈迪納數年前曾與爾灣分校的同事遠藤哲也（Tetsuya Endo）合作，以「化繁為簡」的策略來探究芽基如何形成的基本問題。賈迪納並不直接研究會自然形成芽基的斷肢，而是觀察蠑螈腿上的簡單傷口，看牠的皮膚如何再生、癒合。我們的想法是，這類傷口類似哺乳動物無法長出新肢體的斷肢傷口，但如果我們能讓只有簡單癒合反應的傷口也長出完整的腳，那就可以進一步分析再生過程。
探索宇宙萬物之美 
沒有留言:
張貼留言