《Nature》驚人發現，肌肉刺激斷頭再生的奧秘

　　十多年來，Whitehead研究所的Peter Reddien博士，同時也是麻省理工學院生物學教授以及Howard Hughes醫學研究所研究員，他和他的研究團隊致力于扁形動物門的代表動物渦蟲（planarians）的再生功能研究。這種小蠕蟲具有無與倫比的再生能力：你把它從中間切成兩片，每一片都能長出缺失的部分最后形成完整的個體。

最上是正常表型渦蟲斷頭再生后的情況，下面兩個是RNAi表型渦蟲被切開后的情況

　　“組織和器官再生的核心秘密之一是動物如何啟動所有導致再生的細胞和分子步驟？”Reddien說。

　　在以往的研究中，Reddien研究組發現了一組始終都在表達的基因，它們被稱為“位置控制基因（position control genes，or PCGs）”。像GPS坐標一樣，這些基因為細胞提供定位指令，提示細胞所處的身體位置以及哪些部分需要再生。讓人感到奇怪的是，這些基因的表達位置不是在干細胞，而是在渦蟲的肌肉細胞。

　　莫非，肌肉對組織再生有指導作用？但是，渦蟲有好幾種肌細胞類型，比如縱向的肌肉纖維和垂直于縱向纖維環繞身體的環狀纖維等。為了評估哪種肌肉類型對細胞再生起作用，本文的第一作者Lucila Scimone和她的同事們需要一種方法選擇性地刪除不同細胞。

　　myoD基因是縱向纖維特有的，當該基因受到抑制，縱向纖維形成受阻。類似的，nkx1-1基因控制環狀纖維，當該基因功能降低時，環狀纖維停止發育。于是，利用這些基因分子手術刀，Scimone他們分別消融了渦蟲的不同肌肉類型。

　　結果令人大吃一驚。當缺乏縱向纖維時，渦蟲生活不受影響，但受傷后（例如頭部被切掉了），它們就不能再生失去的部分。這說明，從一開始，縱向纖維就是再生程序不可或缺的成分。

　　當環狀纖維缺失時，渦蟲可以再生缺失的身體組件，但是結果是異常的：比如，切掉一個頭，長出兩個頭。

　　轉錄組學研究表明，縱向纖維缺失時，兩個關鍵基因功能同時受到破壞，它們是notum（背板）和follistatin（卵泡抑素），在組織損傷之后，這兩個基因分別控制從頭到尾的決策和持續的細胞增殖。

　　肌肉功能在再生領域并不太受重視，因為大多數人都覺得它們的主要職責就是收縮。這項新研究強調了肌肉引導組織再生程序的新功能。該課題組下一步將繼續探討其他動物的肌肉是否也在再生進程中，行使編碼局部定位程序和位置信息功能。

　　“究竟是什么限制了人類的再生和修復能力？為什么像渦蟲這種動物具有奇跡般的修復能力？這些都是我們即將揭曉的生物奧秘。”