再生可能涉及全身

一只腿受伤的小鼠另一条腿的干细胞会“觉醒”，就好像这些细胞正在准备治愈损伤一样。类似的情况也发生在蝾螈身上，它们是肢体再生的大师。斑马鱼的心脏损伤会引发肾脏和大脑等远处器官的某些变化。

“在许多不同的生物体中，你可以看到整个身体对伤害的反应。但这些反应是否真的有任何作用尚不清楚，” 斯坦福大学生物工程助理教授王博说，“所以这就是我们关注的重点。”

在《细胞》 杂志上发表的 一篇 新论文中，王和他的同事发现，这种全身协调是涡虫伤口愈合和随后的组织再生的关键部分。了解是什么开启和关闭再生，以及它是如何协调的，也可以为癌症研究提供信息，癌症通常被认为是永远无法愈合的伤口。

蠕虫波

涡虫是半英寸长的扁虫，具有超能力：它们几乎可以在任何情况下再生。将一只涡虫切成四块，几天后你就会得到四只新的扁虫。与老鼠、斑马鱼和蝾螈一样，涡虫身体某一部位的伤口似乎会引发更远距离组织的反应。

王想了解这些反应是如何协调的。一种可能的机制是细胞外信号相关激酶(ERK)途径。细胞使用 ERK 通路相互通信，并以某种波的形式发送信号。如果组织受伤，最近的细胞会将该信息“传递”给邻近的细胞，然后邻近的细胞再告诉邻居。这种波以一种电话游戏的方式在整个有机体中传播。

只有一个问题：过去的研究表明 ERK 波移动得太慢，没有任何用处。“如果我以每小时 10 微米的速度传播信号，则可能需要几天的时间才能穿过一毫米，”王说。以这样的速度，信号从蠕虫的一个区域传递到另一个区域以帮助伤口愈合和再生就太慢了。

这对人类来说可能不是问题。我们的循环系统可能会让信号快速传播到我们的全身。但涡虫没有循环系统来加速这一过程。

因此，王和他的同事开始追踪 ERK 波从动物一端传播到另一端的过程。他们发现信号的传播速度比以前快了 100 多倍。ERK 波不是沿着超长的体壁肌肉细胞传播，而是沿着超长的体壁肌肉细胞传播。这些细胞充当“高速公路”，加速信号从身体的一端传递到另一端。不是几天，而是几个小时。

信号速度足够快，足以帮助治疗，但他们仍然不知道是否涉及到整个身体。

为了找到答案，王实验室的研究生范宇航砍下了一只涡虫的头。

投票成长

通常情况下，涡虫的头在斩首后会很快从剩余的身体中重新长出来。但 Fan 阻止了 ERK 信号传播到生物体的后半部分，以测试 ERK 波是否负责协调远距离愈合反应。

当 ERK 信号被阻断时，头部不仅愈合速度变慢：它根本就不会再生。

接下来，范想知道是否有可能“拯救”再生过程，并通过去除涡虫的尾巴来测试这一点，这会提醒尾部组织有损伤。尾巴又长出来了，令人惊讶的是，头也长回来了。

“真正有趣的是我们可以调整两次截肢之间的时间延迟，”王说。如果你在最初受伤后几个小时内切断涡虫的尾巴，你就可以重新开始受阻的愈合过程。但如果你等待太久，两者都不会再生。

“这意味着有一个全球机构投票系统说，‘好吧，现在我们应该种植一些东西’，每个人都必须同意，”王说。即使是距离最远的细胞也有投票权。

为人类疗愈

许多动物——如涡虫、海星和蝾螈——表现出远远超出人类的治愈和再生能力。了解我们为什么缺乏这种能力可能会导致医学治疗和干预措施的进步，包括与癌症相关的影响。

“你不希望组织一直处于受伤状态。这可能会导致癌症，”王解释道。王的研究表明，即使在这些具有惊人再生能力的蠕虫中，大多数情况下，再生能力也是“关闭”的，直到整个身体都同意是时候“开启”了。

此外，当王和他的同事追踪在涡虫体内传播的 ERK 波时，他们注意到数百个基因被打开和关闭。尽管人类与涡虫的亲缘关系非常远，但我们拥有许多相同的基因。

“这确实为我们提供了追踪这些基因的入口，”王说。“它可以让我们弄清楚动物如何再生，同时控制不受控制的癌症生长的风险。”