7.什么控制著器官的再生？
（What Controls Organ Regeneration? ） （本文來(lái)自科學(xué)網(wǎng)張林的博客） 目前，人的器官移植是在迫不得已的情況下進(jìn)行的，這不能像汽車(chē)經(jīng)常更換零件一樣，更不可能像換引擎或水泵那么容易地去更換自己的器官。 器官再生則意味著人體“零件”的自我修復(fù)而不是簡(jiǎn)單移植，如果能解決這個(gè)問(wèn)題無(wú)疑將是人類(lèi)科學(xué)的一個(gè)重大進(jìn)步。 幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人類(lèi)醫(yī)學(xué)不斷發(fā)展，戰(zhàn)勝了許多導(dǎo)致人類(lèi)大面積死亡的可怕疾?。ɡ缡笠叩葌魅静。?，如今在許多發(fā)達(dá)國(guó)家中，越來(lái)越多的慢性疾病和器官衰竭等疾病已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了人們的健康，這些疾病的發(fā)病率伴隨著年齡增長(zhǎng)越來(lái)越變得不可忽視。而解決這些疾病的一個(gè)重要的方法就是器官再生醫(yī)學(xué)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，21世紀(jì)的再生醫(yī)學(xué)技術(shù)（器官和組織的再造）的地位可能會(huì)相當(dāng)于抗生素在20世紀(jì)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的地位。這就要求科學(xué)家們必須首先弄清楚：是什么生物信號(hào)在控制著機(jī)體器官的再生功能。 長(zhǎng)期以來(lái)，研究人員對(duì)生物體損傷后的再生現(xiàn)象一直迷惑不解。例如，18世紀(jì)中葉，瑞士博物學(xué)家特朗布雷（Abraham Trembley）曾經(jīng)記述：當(dāng)我把水螅的身體切成數(shù)段，它依然能夠重新生長(zhǎng)成完整健康的個(gè)體。其他的科學(xué)家還注意到了某些蜥蜴的尾巴斷掉后可以再生的現(xiàn)象。此后大約一個(gè)世紀(jì)，美國(guó)遺傳學(xué)家、現(xiàn)代遺傳學(xué)之父托馬斯·亨特·摩根（Thomas Hunt Morgan）發(fā)現(xiàn)渦蟲(chóng)和扁形蟲(chóng)即使被切成279段依然可以獲得再生，他斷定“再生”可能是一個(gè)很難解決的問(wèn)題，所以他放棄了渦蟲(chóng)轉(zhuǎn)向了對(duì)果蠅的研究（摩根對(duì)果蠅遺傳突變的研究首次確認(rèn)了染色體是基因的載體，因此獲1933年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)）。 主流的生物學(xué)家們都追隨摩根的腳步，把自己的研究對(duì)象集中到適合研究遺傳和胚胎發(fā)育的生物體上。但是，有些研究人員則決心繼續(xù)研究能夠產(chǎn)生器官再生的物種上，他們?cè)O(shè)計(jì)出開(kāi)創(chuàng)性的策略來(lái)研究這些有機(jī)體的再生問(wèn)題。這方面的努力和對(duì)新再生物種模型（如斑馬魚(yú)和特殊鼠類(lèi)系）的研究工作慢慢開(kāi)始揭示出是什么力量促使器官再生或是什么力量阻止了生物器官再生的過(guò)程。 研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物機(jī)體主要采用三種策略來(lái)進(jìn)行器官的再生過(guò)程。第一種，通常不發(fā)生分裂的器官的細(xì)胞在器官組織損傷后重新開(kāi)始分裂和增殖用以修復(fù)缺失的器官，比如火蜥蜴的心臟損傷后心肌細(xì)胞能再次分裂；第二種，生物體內(nèi)某類(lèi)特殊的細(xì)胞，在特定條件下會(huì)停止原來(lái)的正常分化過(guò)程而進(jìn)入一種靈活的可以進(jìn)行復(fù)制的細(xì)胞狀態(tài)，然后適時(shí)重新分化，變成損傷組織的細(xì)胞來(lái)修復(fù)損傷的器官，比如火蜥蜴和蠑螈就可以通過(guò)這種方式來(lái)修復(fù)它們被砍掉的肢體，斑馬魚(yú)也可以通過(guò)這種方式重新長(zhǎng)出被剪掉的魚(yú)鰭；第三種，大量的干細(xì)胞會(huì)涌入?yún)⑴c到修復(fù)損傷器官和組織的活動(dòng)中，例如被切成數(shù)段的渦蟲(chóng)就是利用這種方式來(lái)進(jìn)行自我完整修復(fù)的。
人類(lèi)在某種程度上也具有以上三種基本的修復(fù)能力。例如人體的肝臟被切去一部分后，修復(fù)信號(hào)就激發(fā)休眠的肝臟細(xì)胞重新進(jìn)行分裂生長(zhǎng)，從而使肝臟恢復(fù)到原來(lái)的大小。研究發(fā)現(xiàn)，如果采用適當(dāng)?shù)拇碳せ蛘T導(dǎo)信號(hào)，人體的一些特殊的細(xì)胞會(huì)恢復(fù)到一個(gè)更為原始的活躍狀態(tài)。另外，人體的干細(xì)胞也在不斷幫助人體補(bǔ)充新鮮的血液、表皮和骨骼。問(wèn)題是，為什么我們的心臟卻布滿(mǎn)疤痕（死去的心肌細(xì)胞纖維化形成的），我們的晶狀體會(huì)變得渾濁，以及我們的腦細(xì)胞會(huì)不斷死亡而不會(huì)再生？
蠑螈和渦蟲(chóng)這類(lèi)動(dòng)物可以通過(guò)重新激發(fā)類(lèi)似胚胎發(fā)育期一樣的再生機(jī)制去修復(fù)它們損傷的組織，而我們?nèi)祟?lèi)在成年后卻失去了這種能力。在人體胚胎時(shí)期，所有器官可以被不斷分化生長(zhǎng)出來(lái)，但是經(jīng)過(guò)不斷地進(jìn)化之后，人類(lèi)成年時(shí)期的器官再生能力卻逐漸喪失了或被抑制。這可能是因?yàn)樵偕枰幕钴S細(xì)胞的分裂能力會(huì)大大提高人類(lèi)患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)（癌細(xì)胞是一種非正常的分裂能力）?；蛟S我們應(yīng)該進(jìn)化出具有快速愈合傷口以降低感染的能力，盡管加速傷口愈合會(huì)給我們帶來(lái)更多的傷疤。對(duì)于像蠑螈這類(lèi)擅長(zhǎng)器官再生的“專(zhuān)家”，為什么它可以系統(tǒng)地進(jìn)行傷口的愈合并能生長(zhǎng)出原始的器官組織？目前的研究表明，避免組織纖維化可能意味著器官的再生和不再生之間的某種差異，例如實(shí)驗(yàn)上阻止老鼠傷口疤痕的形成會(huì)導(dǎo)致老鼠的神經(jīng)系統(tǒng)一直保持活躍，但是當(dāng)疤痕形成后，神經(jīng)系統(tǒng)的活躍度會(huì)馬上減弱。傷口的愈合對(duì)人體而言是一個(gè)非常奇妙的過(guò)程，其中最重要的是什么激發(fā)了表皮細(xì)胞的再生，傷口愈合之后又是什么阻止了細(xì)胞增殖過(guò)程。
要解開(kāi)器官再生的奧秘，可能決定于我們是否弄清楚了人體的傷口愈合過(guò)程和具有再生能力的動(dòng)物的傷口愈合過(guò)程之間到底存在什么本質(zhì)的差別。這種差別可能是非常微妙的。例如研究人員已經(jīng)確認(rèn)某些品種的老鼠可以在數(shù)周內(nèi)愈合耳朵上的傷洞，而另外一些品種的老鼠卻從來(lái)都達(dá)不到這個(gè)程度。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，一些相對(duì)來(lái)說(shuō)為數(shù)不多的基因差異似乎是造成老鼠傷口愈合能力差異的原因。也許，利用基因編輯技術(shù)只需要改變區(qū)區(qū)幾個(gè)基因就可以把我們?nèi)祟?lèi)變成具有超級(jí)傷口愈合能力的生物。由此可以預(yù)見(jiàn)，器官的再生（器官細(xì)胞的分裂）一定是受細(xì)胞基因的控制，象癌細(xì)胞反常分裂能力的出現(xiàn)就來(lái)源于細(xì)胞的基因突變。顯然，器官損傷后基因如何啟動(dòng)和關(guān)閉是這個(gè)問(wèn)題的本質(zhì)所在，如果基因編輯技術(shù)能夠精準(zhǔn)地去改變心臟細(xì)胞基因的哪個(gè)位點(diǎn)（或不改變基因序列而用帶有特殊基的功能蛋白去結(jié)合哪個(gè)基因位點(diǎn)），就可以激發(fā)心肌細(xì)胞的分裂和適時(shí)關(guān)閉這個(gè)分裂過(guò)程。
假如可以開(kāi)啟人類(lèi)細(xì)胞的再生過(guò)程，新的問(wèn)題也會(huì)出現(xiàn)：我們用什么方法去保證這些具有再生能力的細(xì)胞不會(huì)變得象癌細(xì)胞那樣瘋狂？我們?cè)撊绾稳ケＷC器官的再生部分能保持相適的幾何和功能。如果研究人員能夠完全解決上述問(wèn)題，那么人們才會(huì)真正愿意為他們身體訂購(gòu)“再生部件”，而不僅僅只為他們的汽車(chē)去訂購(gòu)零件了。
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