一隻青蛙,可拆解人類肢體再生的關鍵

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圖片來源:Izzeddin Idilbi/Anadolu Agency via Getty Images

部分動物,如節肢動物螃蟹無脊椎動物(Invertebrate)海星、脊椎動物蠑螈等,失去肢體可以再生。其他動物,例如我們人類,就沒有這種神奇技能。雖說手足因此更顯珍貴,但若人的肢體可以再生,相信能造福不少截肢者。日前刊於期刊「科學進展」(Science Advances)的研究,便以成年期時再生能力有限的非洲爪蟾(African Clawed Frog)為實驗對象,成功促使肢體再生

某些動物有肢體再生的本事,扁蟲動物(Platyzoa)甚至每一塊分割出來的部分都能重組成完整有機體。身為脊椎動物,人類的肝臟確有獨特的再生能力,切除多達 9 成組織仍能長回原本大小;但手腳結構複雜,人類及其他哺乳類動物都無法在自然環境下再生肢體。幫助傷口癒合的疤痕組織,是阻礙再生的一大因素。

一隻成年非洲爪蟾。

人體為了防止傷口感染、失血,會長出疤痕組織抑制發炎。這過程也導致長成疤痕的膠原蛋白,抑制了本應再生的神經、血管及肌肉。肢體可以再生的動物往往生活於水中,科學家認為這可能是防止疤痕形成的關鍵。是次研究,團隊便設計一個模擬羊膜囊環境的裝置 BioDome,並將截去後肢的非洲爪蟾放置其中 24 小時。

研究指,裝置內注入絲蛋白,混合 5 種有效誘使組織生長成形、發展感知運動功能的小分子化合物。只需短短 24 小時,接受再生治療的動物,傷口閉合已明顯延遲,隨後是長達 18 個月的肢體生長,期間骨骼長度增加、軟組織及和神經肌肉亦得到修復。研究合著者、美國塔夫茨大學工程學教授 David Kaplan 解釋:「一開始使用 Biodome 24 小時,再加上合宜的藥物,傷口能不受疤痕組織干擾,開始重建。」

肢體或許可以再生,但關鍵是能否正常活動。研究提到,動物能用新的肢體,如野生蛙類般正常行走。報告稱,「我們確定接受過完整治療的動物,其感知運動通路(sensorimotor pathways)功能可恢復到損傷前的水平,顯示傳入感覺神經纖維(afferent sensory nerve fibers)和神經肌肉組織(neuromuscular tissue)得以重建。英國「每日電訊報」引述科學家意見指,實驗表明不同的藥物和生長因子組合,有機會促進再生肢體功能更完整,例如長成正常的指節、蹼,以及骨骼與肌肉特徵。

報告在摘要部分強調,「這些數據證實,脊椎動物的內源(Endogeny)再生途徑被成功『啟動』」。過去的科學研究相信,人類也有「類似蠑螈的再生能力」,儘管非常有限,但仍能證明人類肢體再生有其基礎。對於同樣是脊椎動物的人類,另一位研究合著者、塔夫茨大學再生與發育生物學中心主任 Michael Levin 便表示:「接下來,我們將測試這種治療如何應用於哺乳類動物身上。成年動物仍擁有製造身體結構所需的信息,實驗著眼於觸發潛藏的、生來已有的生物身體塑造方式,而非微觀管理複雜的生長過程。」