最近,在美國的哈佛大學中完成了一個重大的創舉,哈佛大學的專家讓青蛙的斷肢重生。這項研究成果刊登在最新一期的《Science Advances》,他們不僅實現了青蛙的斷肢重生,重生的肢體和原有的肢體連結也更加完美,有血有肉,而且還存在豐富的神經組織,新生的肢體肌肉可以對外界的刺激產生反應,發生踢腿反射等。
在這項研究中,哈佛大學的專家們為青蛙剛斷掉的肢體制造了一個矽膠制的生物反應器,這個反應器的作用是保溼、抗炎等,還添加了組織瘢痕形成的物質,以及促進神經纖維、血管和肌肉這三種組織的生長 (BDNF、1,4-DPCA、RD5、GH和RA)。透過記錄青蛙斷肢的生長情況來驗證這種手段,而且還給青蛙拍片,檢視內部骨骼的生長情況。實驗完整地記錄了下來青蛙斷肢的生長情況。
實驗還建立了對照組,以肢體離斷24小時為基礎,選擇這個時間是因為這個時候的斷肢會產生一些生物物質,有助於促進創口和肢體的修復,然後對照組不用上述的藥物,實驗組新增上述物質。結果也證實了哈佛大學專家設計的這個實驗的有效性,對照組的青蛙斷肢沒有長出來,而實驗組則長了出來。透過拍片,可以看到青蛙的斷肢還有一些缺陷,比如骨頭的殘端出現了瀰漫性骨骼,是組織骨化控制出錯導致的。
青蛙雖然較為原始,但是原本沒有斷肢重生的能力,而這個實驗卻證實了有效性。接下來,該團隊將進一步探索藥物和生長因子的組合,讓青蛙再生肢體的形狀和功能更加完整,比如具有更像的蹼、腳趾、更詳細的骨骼和肌肉特徵,還將更進一步利用哺乳動物來研究這種技術,如果可以實現,意義深遠。意味著斷肢後,可以直接在創面上培育新的肢體。
不過哺乳動物相對更加“高階”。其實高階原始這樣的說法是以往階梯進化觀遺留的觀點,生物沒有高階低階之分,只不過相對而言,人類這樣的生物是進幾十萬年才出現的,而壁虎等物種存在的年代更久。所以在演化分化上,人類從地球40多億年前最初的生命開始一路進化到現在,細胞的分化程度更高,在人體中有一兩百種大約50萬億左右的細胞種類。
人類更“高階”,分化程度高就更考驗細胞的再生能力。不過相反地,人體中有些細胞會癌變,而癌變就是分化程度降低,分化程度越低變異的機率又越高,最終變成惡性增殖、逃離人體免疫監視的腫瘤組織。在人類的生活中,還是會有很多先天的或者後天的因素導致殘疾,殘疾極大地影響人的生存質量。而目前一般也就是透過外部設施來提升生活質量,還不具備徹底改變殘疾的手段。
在自然界有不少神奇的物種,它們可以斷肢重生,比如壁虎的尾巴和腿腳都可以再生,甚至海蛞蝓在只剩頭之後可以再生出一個完整的肢體。原因在於這些動物比較“原始”,它們的細胞分戶程度相對更低,因此具有更強大的再生能力,體細胞可以在肢體斷了之後重啟全能性,再生出完整的肢體。人類沒有這樣的能力,但是因為先天或者後天的因素,很多人又需要這樣的技術。
目前也有幹細胞的研究,不過幹細胞的研究出現過一些醜聞,比如美國著名的新藏學家就有學術造假的問題。幹細胞研究就是利用人體內原本就存在的幹細胞,或者誘導體細胞的全能性,使細胞可以定向地分化為某種組織或者細胞甚至器官,這樣的話就採集於患者體內的細胞就可以再生一個和自己基因完美匹配的生物組織或者器官,可以替換人體原有的器官。
無論是直接的幹細胞研究,還是斷肢重生這樣的技術,都離不開隊細胞全能性的研究。近些年利用細胞的全能性人類研究了很多東西,克隆已經是老話重提了,培養心臟瓣膜啥的也是科學家們在研究的。任何一種方法成功,對人類來說都是極好的訊息。