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jiunn36 發表於 2017-7-27 11:32 AM

再生機制有可能像金鋼狼或沙威瑪一樣不斷「再生」嗎?

     
    組織與器官如何啟動再生機制,至今人們仍然不了解。例如,當切斷蠑螈的手臂和手指,不同部位再生所費時間竟然相同,但為什麼?在古代,希臘神話中的怪物九頭蛇,危害沼澤附近的生物,當與海格力斯大戰時,九頭蛇被砍斷頭顱後還可以不斷再生。在現代,X戰警電影中的金鋼狼,也具有驚人的再生能力,傷口可以在短短幾秒內恢復。從這兩個故事看來,人類從古至今對於再生能力是既感恐懼又羨慕。
  再生並非只存在傳說中,自然界也有奇蹟存在。例如,蠑螈雖然是低等的脊椎動物,但可以從被截斷的手臂切面,長出神經、骨頭、血管與肌肉,再生出完好的手臂。而斑馬魚和渦蟲,也都具有很強的再生能力。蠑螈需花費30~60天才能再生一隻完好的手,不像金鋼狼那麼誇張,可以瞬間再生,但若能了解哪些關鍵會觸發再生機制,也許有一天人類也可以再生。
     
  人類的肢幹受傷斷裂,傷口癒合後就形成斷肢,無法再生。但若是截斷斑馬魚尾鰭、用強光破壞視網膜、用細針攪爛一側的大腦,甚至剪斷脊椎這種極端方式,斑馬魚都可以完整再生這些複雜組織。在脊椎再生的模式中,斑馬魚一開始會因缺乏神經連結而無法再游動,並躺在水缸底兩個禮拜,但待神經重新連結、表皮癒合後,斑馬魚又再次成為一尾活龍、游來游去。
  再生如何發生?再生機制為何會發生?再生機制,涵蓋「表皮細胞、骨頭細胞、神經細胞、血管細胞」等運作,就像蓋一棟房子,需要不同材料、不同步驟進行。例如,殘肢上的細胞要移動、增生、分化產生新組織,同時也要跟舊組織溝通、整合,來讓新生的手臂具有正確的大小、形狀和功能。透過Skinbow這種多顏色細胞標誌技術,以不同顏色標記斑馬魚體內不同的細胞,觀察再生過程中細胞如何移動、如何分工合作,藉以建立一個三維空間裡,各式細胞如何互動、建構複雜組織的工程藍圖,並運用這個藍圖看看能否移轉到其他生物上實現,也蓋出名叫「再生」的房子。
     
  環顧實驗室中色彩繽紛的照片,彷彿藝廊展覽。照片中所採用的Skinbow多顏色細胞標誌技術,點子來自於美國杜克大學醫學院的細胞生物學實驗室中,Vikas Gupta成功運用Brainbow多顏色細胞標誌技術,觀察斑馬魚心臟的發育與再生過程。Brainbow由Joan Livet於2007年時建立,當初是為了觀察老鼠的大腦神經,其基本原理是利用基因重組的方式,隨機將紅綠藍三原色的螢光蛋白在個別細胞表現不同的數量,如此一來便能產生上百種顏色,標誌每一顆細胞,並且觀察每顆細胞的運作狀態。結合「大腦」的實驗及「彩虹」般的色彩表現,這個以多種顏色標誌細胞的技術便稱為Brainbow。
  而運用於觀察斑馬魚的「表皮細胞」於再生時的運作情況,並另名為Skinbow,經過多次嘗試,Skinbow可用來標誌斑馬魚成魚的尾鰭、鱗片、眼球、甚至整隻仔魚的表皮細胞。
     
    在Skinbow多顏色細胞標誌下,可以觀察斑馬魚的表皮細胞,在面對不同的傷害情況下,如何集體反應、合作、再生,以恢復原來的組織構造。例如,若想了解截斷斑馬魚的尾鰭後,細胞的移動方式是「沿著截斷面長出新細胞」,或是「舊組織的細胞會往截斷面移動」?透過Skinbow可以清楚看見,舊組織的表皮細胞會先移動到截斷面要增生的部份,然後才在原本的舊組織長出新的表皮細胞。
     
  斑馬魚作為模式生物已經有二十多年的歷史,科學家主要利用魚胚胎來研究脊椎動物的發育過程,累積了足夠的遺傳學基礎和研究方法。另一個主要的原因是斑馬魚在高倍顯微鏡下較易觀察,光是在顯微鏡下觀察尾鰭再生的過程就要持續二十天,但蠑螈太大隻非常不容易辦到,因此容易麻醉方便長時間觀察也是考量因素之一。而生長週期也是關鍵,蠑螈的成長過程需要數年,斑馬魚只要三個月。
     
  再生機制的研究要植基於這些「很會再生」的「模式生物」,如果沒有利用這些生物,將很難建立複雜組織再生的模型。而基礎研究所得到的結果,可以進一步在老鼠模式上面驗證,例如利用斑馬魚的再生機制去調控實驗老鼠的再生能力。
    為什麼人類具有跟斑馬魚一樣的再生基因,卻無法再生?這關乎基因調控的狀況。
  再生機制牽涉到兩個層面,第一是人類缺乏斑馬魚具有的特定再生基因;第二,則是基因調控的狀況。例如,斑馬魚的基因A在受傷後會被活化,但人的基因A卻不會被活化,因此人類無法再生,這可能牽涉到基因的上游DNA序列的調控,而這會影響負責再生的基因表現。至於其他魚類是否也具有再生能力?其實許多硬骨魚類都具有。生物的再生能力,對繁衍沒有直接影響,像人類無法進行斷肢再生,卻不影響其繁殖與其在地球的地位,因此再生能力在演化的過程可能會獲得或失去。像是並非所有渦蟲及蠑螈都會再生,部分譜系的渦蟲及蠑螈在演化過程中,也失去了再生能力。人類敬畏又渴望再生的能力,但在演化過程中,大自然選擇性地讓部分物種保留再生的特權。


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礁溪伊莉 發表於 2017-7-27 06:47 PM

事實上,
我們人類的基因組中,
也是有隱藏著,
強大再生能力的相關基因功能~....

但是,
不知為何?
只侷限在我們的四肢末端(指尖部位),
隨著越遠離指尖,
我們的再生能力,
就逐漸降低/消失(被抑制???)了~....

人類,
擁有靈巧的萬能雙手,
因此,
在頻繁使用各種工具的情況下,
我們的指尖和指紋,
是最容易磨損和受傷的地方~...

但是,
因為有了天生的超強再生能力,
使我們的指尖和指紋,
終其一生,
都能不斷的迅速"再生/修復",
而且,
可以復原到,
和原來的表面紋路一模一樣,
即使受傷,
也幾乎不會留下任何疤痕~....


人類的再生秘密, 就藏在我們的指尖和指紋之中

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