再生能力這件事上，人類真的太弱了……

在超級英雄電影裡，再生能力是一個強力技能點。不論受到什麼傷害，一會兒就能滿血複活繼續戰鬥。像賤賤的死侍，斷手斷腳、掏心挖肺都能再長出來。

斷手斷腳也能繼續長出來｜Giphy

普通人當然也有一些再生能力，比如肝髒，一個健康的人即使捐贈出2/3的肝髒，剩下的那1/3也可以在幾個月之内再生，恢複到正常的大小。

但可惜的是，對人來說至關重要的心髒，卻不能再生。

我們的心髒由心肌細胞組成。這些細胞維持着心髒的跳動，它們一旦受損，心髒的功能就會被永久性地損傷，嚴重的情況下甚至會導緻死亡。目前，心血管疾病是全世界死亡原因的首位；在大陸，也有約3.3億人被心血管疾病困擾。

重要的心髒沒有再生能力，要是能讓心髒再生，可以拯救不少生命｜Giphy

要是能讓心髒也獲得再生能力，也許能找到攻克心血管疾病的辦法。

為了揭開心髒再生能力的秘密，美國生物學家肯尼斯·波斯（Kenneth Poss）和他的團隊通過研究再生能力極強的斑馬魚，在它的大腦和腎髒中找到了警戒心髒創傷的哨兵。受損心髒利用激素通知大腦和腎髒中的哨兵，與遠端器官一起協同作戰，調控心髒再生，并協調這個過程裡的各種生理變化，這一研究發表在《自然細胞生物學》上。

神奇的斑馬魚

器官再生的現象在自然界中并不罕見，比如水螅和渦蟲隻需要保留非常小的一部分組織，就可以重新長出完整的身體，不過斑馬魚才是科學家研究再生能力的寵兒。

一對成年雌性斑馬魚｜Azul

首先，斑馬魚有許多的重要的器官都可以再生，比如心髒、脊髓、魚鳍（對應人類的四肢），了解這些器官的再生過程，可以幫助人們更好地研究相關疾病，并開發治療方案。

作為脊椎動物，斑馬魚也擁有許多和哺乳動物相同的主要器官，是以研究者不僅能研究特定器官的再生能力，還能了解在再生的過程中，不同的器官是如何溝通、協作的。

再從進化的角度來看，斑馬魚和人類的相似度也并不算低，超過70%的人類基因在斑馬魚中都有所對應。是以，研究斑馬魚，可以很好地作為人類的參考。

跟人相近，又有強大的再生能力，斑馬魚拿來做研究最合适不過。

心髒是怎麼再生的？

成年人的心肌細胞沒有再生能力。當人類的心髒受損之後，會出現一些纖維化疤痕組織，影響心髒的跳動。

人的心髒受損時，腎髒也會出問題。腎髒是我們身體裡的“血液過濾器”，它會把血液裡多餘的水分和廢料過濾出來，形成尿液，同時調節我們身體的水鹽平衡、控制血壓。當心髒受損後，可能會導緻腎髒血流不足、腎靜脈血壓升高、腎髒受損、甚至腎衰竭等一系列問題。

而斑馬魚的心髒再生能力就強多了，當它的心髒受到損傷後，剩下的心肌細胞會開始自我繁殖，重新長出損失的部分；與此同時，腎髒也能迅速進行自我調節，高效地進行液體交換。

從上至下分别是斑馬魚的大腦，心髒，腎髒｜參考文獻[1]

人類心髒受損後，腎髒隻能坐等災難降臨；而斑馬魚的心髒和腎髒已經高效聯通了，對它們來說，遠方的腎髒是怎麼得到心髒受損的消息，并及時應對的呢？

腎髒哨兵協同作戰

論文的研究者發現，當心髒受傷的時候，腎髒中的一個哨兵CEN，會喚醒它的應戰機制，來主動地控制液體平衡，以應對心髒受傷所造成的危害。

心髒：救救我…… ｜Giphy

這個哨兵CEN是一段DNA序列，學名叫做“組織再生增強子”（TREE，tissue regeneration enhancer elements）。

一個生物的每一個細胞裡都有一樣的遺傳物質DNA，但為什麼同樣的基因，細胞表現出來的模樣和功能卻不同呢？

因為在不同情況下，細胞可以通過表達不同的基因，來行使不同的功能。“增強子”就是細胞控制基因表達的方式之一。增強子是一些特定的DNA序列，可以通過和蛋白質的結合來控制基因的表達。

當“增強子”開張迎客的時候，就可以和蛋白結合，促進基因的表達；而它們閉門歇業的時候，基因的表達量就會比較低。是以，組織再生增強子，就是一些控制組織再生過程的DNA序列，而CEN就是其中之一。

CEN開張迎客的時候，就可以和蛋白結合，促進基因的表達｜Giphy

當心髒受傷時，CEN會張開懷抱迎接蛋白們的結合，進而直接和間接地控制許多基因的表達，激活并調動各種心髒細胞，達到心髒再生的目的。

不過和其它的組織再生增強子不同，在心髒再生的過程中，CEN的作用範圍并不局限于心髒——腎髒裡的CEN也會打開。同時，體内的激素會到達腎髒，激活它們的受體，進而和開張的CEN結合，促進腎髒特定基因的表達，主動調節液體平衡，應對心髒受傷所帶來的危機。

沒了CEN，斑馬魚的心髒再生還能那麼順利嗎？

研究者們通過基因編輯的技術從斑馬魚的DNA裡删除了CEN的序列。它們發現，失去了這個哨兵的斑馬魚，依舊可以重新長出心髒，但是卻無法正常地調節液體交換了。這也許是因為心髒裡還有其它的“哨兵”可以控制心肌細胞的再生，而在腎髒裡，CEN的功能不可替代。

如果人類能更好地利用再生能力，人類的健康将提升一大步｜Giphy

再生并不是受傷器官單獨在戰鬥，沒有受到直接傷害的器官也會做出反應，可謂牽一發而動全身。如果人類能更好地利用再生能力，修複受損的器官——不論是心髒、腎髒、肝髒，還是手和腳，就能挽救無數生命，改善無數人的生活品質。

參考文獻

[1] Sun, F., Ou, J., Shoffner, A.R. et al. Enhancer selection dictates gene expression responses in remote organs during tissue regeneration. Nat Cell Biol (2022). https://doi.org/10.1038/s41556-022-00906-y

[2]Cardiac regeneration strategies: Staying young at heart https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5614484/

[3] 面對“頭号殺手”，如何才能不“傷心” http://www.news.cn/mrdx/2021-09/30/c_1310219361.htm

[4]斑馬魚細胞教我的再生知識｜The amazing regenerative capabilities of zebrafish | 陳振輝 Chen-Hui Chen | TEDxTaipeihttps://www.youtube.com/watch?v=PGx3i9_vhZ0

作者：Hazel

編輯：小毛巾、遊識猷

一個AI

啊，我們AI換個零件就再生了呢

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