切100段得100隻，渦蟲的再生「超能力」源於這種幹細胞

來自專欄 DeepTech深科技

渦蟲（planaria）是一種比蘋果種子還小的生物，雖然小，它卻有一項令其他動物都羨慕的能力。如果把一條渦蟲切成若干段，每一段都會重新生長成一條完整的渦蟲。幾乎所有其他動物都沒有這種再生能力。而現在，研究人員找到了促成這種再生過程的細胞和一種的關鍵蛋白質。

Ricardo Zayas 是加州聖地亞哥州立大學的一名發育生物學家，儘管並沒有參與到研究中，但他認為這項發現 「在相關領域是一項巨大的突破。」

早在幾十年前，研究人員就已經知道幫助渦蟲再生的是一組被稱為 neoblast 的非特異性幹細胞，但具體是哪一種 neoblast 細胞發揮作用卻不得而知。發育生物學家 Alejandro Sánchez Alvarado 就職於密蘇里州堪薩斯城 Stowers 醫學研究所，他最近利用新技術分離了單個細胞並鑒定了其基因活性。 這讓他和同事們得以將該類再生細胞縮小到 12 個候選類型內。其中，一種 neoblast 細胞表面有一種特殊的蛋白質，這種蛋白質與名為四跨膜蛋白（tetraspanin）的細胞表面分子很相似，而四跨膜蛋白被認為與人類癌症有關 —— 它們會讓腫瘤細胞發展到身體其他部位。

研究人員在渦蟲四跨膜蛋白打上熒游標簽，成功分離出這種被稱為 neoblast 2號亞型（Nb2）的細胞類型，以便進一步檢測。 該研究小組 6 月 14 日在 Cell 報告中說，他們切割渦蟲並觀察傷口發展時發現 Nb2 細胞數量迅速增加。 這些細胞癒合了渦蟲身上由於切割造成的傷口。 在另一個實驗中，接受了致死量輻射的渦蟲被注射單個 Nb2 細胞，這個 Nb2 細胞得以大量繁殖分化來拯救瀕死渦蟲。

Nb2 細胞是一種特殊類型的幹細胞。 在其他生物體中，只有發育中的胚胎的第一批細胞（稱為全能細胞）能夠形成所有身體組織。 其後的生命中，人類和其他動物的幹細胞就只能形成有限的細胞類型（稱為多能細胞）或單一細胞類型。 Sánchez Alvarado 解釋說： 「渦蟲用某種我們不知道的方式保留了能形成任何組織的全能細胞。」

圖 | Neoblast 幹細胞可分化為任何形式的組織（圖源：Cell）

Sánchez Alvarado 及其同事發現渦蟲的整個身體都有 Nb2 細胞。但只有在受傷的個體中 Nb2 細胞的基因活性才會增加並生成四跨膜蛋白。當研究人員將不包含四跨膜蛋白的副胚層注入瀕死的渦蟲體內時，渦蟲並不會恢復，這樣看來蛋白質才是關鍵所在。

目前尚不清楚為什麼這種蛋白質如此重要，但看來似乎與細胞間通訊有關。 四跨膜蛋白能傳播癌細胞，或許這也意味著它能讓細胞達到渦蟲需要修復的地方。

利用可以標記和分離 Nb2 細胞的抗體，Sánchez Alvarado 和其他人現在可以更詳細地了解四跨膜蛋白如何工作的，以及到底是什麼啟動了細胞四跨膜蛋白的合成。其他人也正逐漸在再生的分子細節問題上取得進展。 上個月，MIT 的發育生物學家 Peter Reddien 在《科學》（Science）雜誌上報道說，他的研究小組在渦蟲再生時成功追蹤了每個細胞中的基因活性。另一組研究人員也進行了類似的研究。

Reddien 渴望回到他的研究中，看看他的團隊對所有細胞的全面了解是否也能用來識別 Nb2 細胞類型。 他說：「現在說將這些發現用於治療，來重建人體部分還為時過早，但發現自然再生的機制是一個好的開始。」

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