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奇思录丨我们离科幻片中的「再生超能力」还有多远?(上)

发布时间: 2021-01-29

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拥有再生能力一直都令人神往,但似乎我们只能从一些科幻片中看到这些具有再生能力的角色,而实际在现实中,动物王国里也有许多具有再生能力的生物,人类只是因进化丢掉了这些“能力”,如果能够将这些“超能力”找回,死亡有关的所有生物学原因都将消失,人类将可能得到永生。

·动物王国里那些可再生的生物

在流行文化中,再生能力一直都令人神往,催生出了一些不朽的角色,例如,能立即治愈自己的金刚狼,以及能让人体部位再生的死侍。

但是,动物王国中的很多物种,如海星,确实能真正做到这些,海星能再生触手,一些种类甚至能从切断的肢体中,再生出整个器官。

还有贝螅,它甚至能从微小组织碎片中再生出整个身体,另外,真涡虫在这方面也具备令人惊讶的能力。

实际上,如果将它们分割成上百个碎片,每片都会再生出一只新虫,在《实验生物学》上发表的一项研究中,研究人员发现,再生头部的蠕虫有着和之前相同的记忆,这可能和它们神经系统的结构有关,使得记忆能在身体的不同部分留下印记。

而且,蠕虫也属于我们的进化祖先,这么说来,人类基因组可能仍包含再生的信息。

正如真涡虫那样,囊舌虫也能再生出被切断的部位,包括神经系统和头部,实际上,将它一分为二,就能在15天内长成两只一模一样的虫,对我们而言,幸运的是囊舌虫碰巧是和人类有最亲密关系的无脊椎动物之一。

那么,我们能否打开一些隐藏的进化基因来实现同样的目的呢?

·人类再生能力的探索

也许,我们可以对它们采取基因反向工程,从而搞清楚其再生的机制。

不仅蠕虫会这样,蝾螈甚至能再生出更复杂的身体部位,比如大脑和脊髓,和人类不同,蝾螈从来不会形成疤痕组织,相反,它们身体会发出化学信号,以便将伤口的细胞复原至芽基,然后发信号,将那些细胞重新分化为需要的部分,肌肉、皮肤、软骨或骨骼,科学家称为“伤口表皮”,就是它能让蝾螈在短短几周内再生出四肢。

那么,人类能做到吗?或者,伤口表皮的细胞是如何记住它们之前是什么类型以及需要恢复成什么形状的?

研究人员认为,负责蝾螈再生的是一种被称为巨噬细胞的特殊免疫细胞。

在一项研究中,科学家们尝试减少蝾螈伤口表皮的巨噬细胞数量,这似乎放慢了再生细胞的速度,一旦没有巨噬细胞,再生就会完全停止,这表明芽基再生的化学信号,来源于巨噬细胞,既然人类和蝾螈有很多相同的基因,那么,人类能够通过巨噬细胞促进再生呢?

《自然》有一个有趣的实验,是关于墨西哥蝾螈的,这些动物受伤后有着杰出的再生能力,但是,如果我们能搞清楚作用机制,从而让人类获得再生能力,那就太棒了。

·在人类的基因里,隐藏着再生能力

不幸的是,即使我们与其他物种有着很多重叠的基因,再生似乎只在爬行动物身上发生,哺乳动物却不会。

不仅是人类,不管什么哺乳动物,如果失去了手臂,都不会发送化学信号,伤口只会闭合,不会再生。这是因为哺乳动物会形成浓稠的血块,伤口上会结痂,使得细胞无法形成芽基,那么,进化为什么会这样选择呢?

人类很可能是在进化中放弃了再生,因为它让我们更容易被病原体攻击,也许那就是我们无法再生的原因。

我们的免疫系统非常发达,它阻止了瘢痕形成,从而防止了可能从再生组织中,发展出传染病和癌症。

但是,胚胎中的情况就不一样了。研究人员已经证实,哺乳动物如老鼠,在胎儿发育期仍然能再生四肢,所以,哺乳动物也具备再生能力,只是发育到一定程度,才不能再生了。

原来,人类的基因里确实隐藏着这种再生能力,我们需要弄清楚,为什么它们只在胚胎细胞中表达,华盛顿大学研究人员做了调查,他们认为,有一种所谓的主控基因,能真正唤醒人体再生所需的庞大基因,这个想法已经在科学界引起了轰动,在通俗小说中也得到了探索。

如果能够主动去这样做,将会改变我们整个社会,这意味着老年痴呆症患者的脑细胞能再生,烧伤患者的皮肤能再生,退伍军人的四肢也能再生。

一些研究人员认为,所有动物都能利用芽基来实现再生,在他提出的想法中,我们共同的祖先有能力让胚胎干细胞保持至成年期,对某些物种而言,例如我们的遗传机制只是被关闭了,我们要做的就是找到一种药物或蛋白质来打开那个开关,但是,基因相互作用的方式并非那么简单,我们可能无法通过重构蛋白质来实现这一雄心壮志。

另外,我们进化出这些机制都是有原因的,如果我们重新打开这些基因,也可能会出现一些意料之外的癌症与传染病,所以,如果我们不能通过改变基因来实现再生,那为什么不跳过这一“中间商”直接来培养再生细胞呢?

·如何挖掘和培养人类的再生能力?

这让我们想到了干细胞,你也经常能在媒体上听到这个词,干细胞只是未分化的细胞,它们没有特殊的职责或功能,就像一块白板,干细胞能替代人体内任何因衰老而死亡的细胞。

例如,肠道内壁细胞每4天更新一次,味蕾每10天更新一次,肝脏每年更新一次,一般而言,干细胞能变成体内任何细胞。

试想一下,把细胞看成是不同类型的职业专家,干细胞就相当于高中毕业生,但我们要非常清楚,并非所有干细胞都来自婴儿,它们并非都具备同样的分化能力,目前大约有500个临床试验,采用这些类型的干细胞来治疗疾病,例如心脏病、中风、老年痴呆症和骨关节炎。

实际上,大部分年龄相关疾病都源于细胞层面,因为我们用尽了干细胞,没了补充,这就是被称为干细胞老化的理论,如果能永久保存我们的干细胞,那么我们就有可能接近永生。

一般而言,干细胞有三种主要类型,成体干细胞或多能干细胞,胚胎干细胞或万能干细胞,合子干细胞或全能干细胞,每种干细胞都能以它特有的方式,来帮助我们逆转衰老。

首先,我们来谈谈多能干细胞,也被成为成体干细胞,它们是最弱的干细胞类型,因为它们只能分化成部分类型的细胞,这意味着它们的再生能力有限,这类干细胞包括神经干细胞、造血干细胞和间充质干细胞,它们只能分化为一小部分的组织类型。

当我们年轻时,身体很健康,那是因为受损的细胞能很快被多能干细胞替代,这些干细胞看上去无穷无尽,然而不幸的是,一旦我们到了晚年,身体就会突然减少制造这些干细胞,衰老会成倍加快。

如果我们能在年轻时,存储一些多能干细胞,那么,当我们年老时是否可以再注入体内呢?

一项研究发现,将多能干细胞注入年老的老鼠后,似乎会抑制身体健康恶化,显著延缓衰老,所以,为什么不在20多岁时,提取这类细胞,放入一个冷冻箱,然后在60多岁需要时,再拿出来使用呢?

如果能够存储足够多的干细胞,那么它们将可能帮助你度过晚年的生物学寒冬,甚至能达到一个损益平衡点,所以,存储细胞就像一种健康保险,但我们有必要这么做吗?

敬请请期待后续视频。

文章来源:华夏源干细胞

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