人類為何不能再生：幹細胞分化能力有限

新浪科技訊 北京時間9月2日消息，據國外媒體報導，在地球上有一些相對較為簡單的生命形式，如水母、珊瑚等，雖然看起來並不起眼，但卻具有“長生不死”的本領。在1969年的經典劇集《星際迷航》(Star Trek)中，也有一位死不了的人。他出生在古代的美索不達米亞，在與柯克船長見面的時候已經活了差不多5000年。

近日在《愛爾蘭時報》上的一篇文章引起了許多網友的關注。該文章講述了愛爾蘭國立大學-戈爾韋再生醫學研究所對一種貝螅屬物種(學名：Hydractinia echinata)的研究。這種貝螅是由棘刺、觸手和水螅體組成的粉紅色附群體，長度大約在2到3厘米，這使其可以方便地寄生在寄居蟹的貝殼上。貝螅看起來並不特別出奇，但據研究所的科學家烏裏·弗蘭克(Uri Frank)稱，這種生物“在理論上是永生的”。

當然，“永生”這個概念本來就是見仁見智。在此之前，《紐約時報》的一篇文章曾介紹日本科學家發現了燈塔水母可以長生不死，這在當時也引起了轟動。與之不同的是，烏裏·弗蘭克等人的研究關注點是貝螅在失去身體部位之后，能完整重生的能力。這位愛爾蘭科學家在文章中解釋道：“這聽起來似乎很讓人驚悚，如果它的頭被咬掉，只要幾天時間它就可以再長出一個來。”

Hydractinia echinata遠不是地球上唯一擁有這一技能的生物，蚯蚓、海星、龍蝦、蝸牛、蠑螈和其他許多種生物都能夠長出替代的器官或肢体。一些哺乳動物在某種程度上也能再生出器官，如兩種非洲刺毛鼠就能夠重新長出汗腺、皮毛和軟骨。這就引出了一個長期困擾科學家的問題：如果斑馬魚能夠長出一條新的尾巴，為什麼我們人類就不能在需要的時候，生出新的手臂、腿，抑或是腎臟、心臟呢？

“沒有人知道確切答案，”美國加州大學歐文分校發育和細胞生物學教授大衛·加德納(David M. Gardiner)，“再生是一種基礎的生物學特性，就像繁殖一樣。”大衛·加德納是一項再生研究項目的主要研究者，他解釋，人類實際上也有再生的能力。我們的身體一直在細胞水平上不斷重建，並擁有修復損傷和愈合傷口的能力。雖然我們不能再生出新的手臂，但據2013年《自然》雜誌的一篇文章報導，兒童有時候能夠在手指意外截斷之后，重新長出指尖；而成人在肝臟受損的時候，也可以重新長出部分組織。

“如果沒有自身修復的能力，那我們就不能夠存活下來，”加德納指出，“但如果我們可以再生出一小塊組織，為什麼我們不能再生出器官呢？”令人沮喪的一點是，其實我們在子宮裏的時候都具有這種能力。人類是由胚胎幹細胞逐漸發育而成的。胚胎幹細胞具有高度的多能性，能夠分化成各種類型的細胞，從神經元到肌細胞、血細胞等。

能夠使肢体和器官再生的生物也具有幹細胞，並在生命史中一直保持分化的能力。例如，當蠑螈的一個肢体斷了之后，它的幹細胞會馬上開始工作，形成一團快速生長的未分化細胞，稱為再生原基(regeneration blastema)，之后這些細胞會分化並形成不同的結構，組成新的肢体。

與許多哺乳動物一樣，當我們出生的時候，這些多能性的細胞就被體細胞——即成體幹細胞所替代。成體幹細胞只有有限的分化能力，能夠修復身體受損的部位。例如，骨髓中的成體幹細胞能生成血細胞，皮膚中的成體幹細胞能更新表皮，或生長出疤痕組織以愈合傷口。

然而，人類並不能再生出一隻完整的手臂。加德納：“在人體中肯定有某種東西，阻止了再生過程走得更遠。”一些科學家認為，這可能是某種演化上的權衡。“如果兩棲動物的一隻前肢被吃掉，那它可以躲起來好幾個星期不吃不喝，之后再重新長出前肢來，”英國曼徹斯特大學的發育生物學家恩裏克·阿瑪亞(Enrique Amaya)，“但對於新陳代謝旺盛，需要不時進食的動物來，這是完全不可行的。它們必須迅速地愈合傷口。”

還有一些科學家，如愛爾蘭的烏裏·弗蘭克則認為，我們身體裏所具有的某種抑制癌細胞分化的機制，可能同時也抑制了細胞團發育成再生器官。不過，這些或許都可以改變。加德納推測，人類仍然具有重新長出肢体和器官的潛能，而且他堅信科學家有朝一日終可以獲得重新開啟或關閉再生功能的方法。他還提到了近年來的一些進展，如2007年研究者發現了如何將已分化細胞重新變回成誘導式多能性幹細胞，這也消除了許多人曾經認為的不可逾越的再生障礙。

加德納解釋，生長出新的人體四肢或器官或許就像是為細胞提供一個不同的遺傳指令。換句話，就是為細胞提供一份新的藍圖，指導細胞分化成不同類型的細胞，並組成有功能的結構。“當你(在細胞水平上)看再生原基的時候，它們就像腫瘤一樣，所不同的是它們會停下來進行分化，再組成一隻手臂。”加德納解釋道，這種差別“就在於控制生長和形態的信息。”

有懷疑論者爭論，重新生長出手臂或其他器官可能是一個十分耗費時間的過程，並不現實。加德納並不同意這一觀點。“蠑螈的前肢與人類手臂一揚複雜，”他指出，“關鍵是你需要有用於再生的結構。纖維組織母細胞(能形成組織框架的一類細胞)在蠑螈體內構建了藍圖，我認為經過一段時間后，我們也能夠像蠑螈一樣具有再生能力，但要做到這一點，我們還需要找出弄清楚其中的信息網絡。”

他接著說道：“嬰兒手臂生長需要多長的時間呢？很可能要幾個月的時間。當你能重新長出與嬰兒相似的手臂時，會發生什麼——在再生肢体或器官能長到多大的問題上，這裏似乎有個限制。”不過在那之后，隻幼小的手臂或許可以在細胞水平上被編程，從而快速生長為成年人的手臂。加德納：“蠑螈也是先再生出一隻小的前肢，但之后其生長速度比其他部位快得多，因此能最終趕上來。”

目前，我們還不能確定科學家需要多長時間才能解碼並重新編程人類的再生過程，因為沒人知道這其中涉及到多少步驟。“這其中或許只有兩到三個步驟，我們可能要花上十年時間，”加德納，“但如果其中的步驟多很多，那我們可能就要五十年的時間了。”不過，他認為在未來某一天這一切都會實現。(任天)