他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在進(jìn)一步質(zhì)疑長期以來對這一主題的基礎(chǔ)科學(xué)所持有的觀念，這次則是關(guān)于哺乳動(dòng)物如何可能再生身體的受損部分。

(資料圖片)

只有一些器官如肝臟和某些組織如表皮、皮膚的頂層可以在人類中自然再生。

其他物種--最明顯的是蠑螈--有能力再生復(fù)雜的部分，包括骨骼、關(guān)節(jié)乃至整個(gè)肢體。因此，200多年來，研究人員一直在研究這些動(dòng)物并試圖了解肢體再生背后的過程，希望有一天能將這些原則轉(zhuǎn)化為觸發(fā)人類更全面的再生能力。

由于這項(xiàng)研究，現(xiàn)在人們普遍認(rèn)為，神經(jīng)的存在是肢體再生中最重要的一個(gè)因素。

根據(jù)Muneoka最近的兩項(xiàng)研究，盡管這對蠑螈和其他物種來說可能是真的，但對哺乳動(dòng)物來說并不是這樣。第一項(xiàng)研究于2021年在《Journal of Bone and Mineral Research》上發(fā)表，其證明了哺乳動(dòng)物需要機(jī)械負(fù)荷或?qū)κ苡绊懙奈恢檬┘恿α康哪芰?。第二?xiàng)研究，最近發(fā)表在《Developmental Biology》上，證明再生并不因缺乏神經(jīng)而受到阻礙。

這些發(fā)現(xiàn)加在一起對人類醫(yī)學(xué)中的再生方式的思考出現(xiàn)了巨大的轉(zhuǎn)變。

Muneoka說道：“這兩項(xiàng)研究顯示了兩個(gè)世紀(jì)以來的教條，即你需要神經(jīng)來進(jìn)行再生。在哺乳動(dòng)物中取代它的是，你需要機(jī)械負(fù)荷而不是神經(jīng)?！?/p>

機(jī)械載荷的重要性

科學(xué)家們長期以來一直認(rèn)為，為了誘發(fā)哺乳動(dòng)物的再生，受影響的區(qū)域必須存在兩種東西。首先是生長因子，這是能刺激細(xì)胞重新生長和重建身體部分的分子。

在自然再生中，這些生長因子是由身體產(chǎn)生的，它們因物種和再生區(qū)域而異。對于人類誘導(dǎo)的再生，這些生長因子必須被引入到該區(qū)域。

第二個(gè)被認(rèn)為是必要的因素是神經(jīng)。這種信念的前提是以前許多人類誘導(dǎo)的哺乳動(dòng)物再生研究的區(qū)域通常是指尖，如若沒有神經(jīng)整個(gè)肢體也不再能使用。

這些研究會有預(yù)測的結(jié)果--當(dāng)引入生長因子時(shí)再生沒有發(fā)生，從而得出結(jié)論，像其他物種一樣，神經(jīng)是再生的一個(gè)要求。

然而機(jī)械負(fù)荷方面卻被忽略了。

Muneoka和同事們在他們的研究中決定退一步并問了一個(gè)問題--“真的是神經(jīng)，還是缺乏機(jī)械負(fù)荷也是方程式的一部分？”

Connor Dolan是兩項(xiàng)新研究的論文第一作者，他想出了一種方法來測試哺乳動(dòng)物的去神經(jīng)要求，這種方法受到宇航員的啟發(fā)。

據(jù)悉，這種技術(shù)被稱為后肢懸吊，幾十年來一直被NASA和其他科學(xué)家用來測試哺乳動(dòng)物對零重力環(huán)境的反應(yīng)。在大型動(dòng)物腿部的醫(yī)療過程中也使用了類似的過程以防止動(dòng)物將重量放在受影響的肢體上。

“Dolan發(fā)現(xiàn)，當(dāng)肢體被懸空時(shí)，盡管它們?nèi)杂泻芏嗌窠?jīng)，可以四處移動(dòng)，但它們實(shí)際上不能對肢體施加壓力，所以指尖不會再生，”Muneoka說道，“它只是完全抑制了再生。”

然而一旦機(jī)械負(fù)荷恢復(fù)，再生就得到了拯救。

“在暫停期間絕對不會發(fā)生任何事情，”Muneoka說道，“但一旦負(fù)載返回將會有幾個(gè)星期的延遲，但隨后它們將開始再生?！?/p>

這第一步證明，即使可能需要神經(jīng)，但機(jī)械負(fù)載是再生的一個(gè)關(guān)鍵組成部分。

在研究的基礎(chǔ)上，Dolan的第二篇文章表明，如果一只小鼠的一個(gè)手指沒有神經(jīng)，但其他手指有神經(jīng)，那么它仍在對失去功能的手指施加力量，該手指仍會再生，這表明神經(jīng)是不需要的。

“他發(fā)現(xiàn)，它們的再生速度有點(diǎn)慢，但它們的再生完全正常，”Muneoka說道。

研究的影響

不過Muneoka很快指出，他們的研究并不是說以前的研究是錯(cuò)誤的，只是說它并不直接適用于人類。

Muneoka說道：“在蠑螈身上已經(jīng)有許多研究證明，當(dāng)你移除神經(jīng)時(shí)它們不會再生。研究人員也已經(jīng)能把他們知道的由神經(jīng)產(chǎn)生的生長因子放入細(xì)胞中并拯救再生。因此，蠑螈可能確實(shí)需要神經(jīng)來再生，但如果我們要在人類中再生肢體，它將會更像在小鼠中發(fā)生的情況。”

自從20多年前首次開始研究再生問題以來，Muneoka的一些想法已經(jīng)對普遍接受的再生理論進(jìn)行了反擊。他表示，讓這兩篇論文發(fā)表幾乎花了三年時(shí)間，因?yàn)樗麄冏畛踉噲D將它們一起提交。

未來的路

哺乳動(dòng)物的再生不需要神經(jīng)，這似乎是一個(gè)學(xué)術(shù)問題。畢竟如果一個(gè)人因?yàn)闆]有神經(jīng)而無法感覺到它或控制它，那么再生肢體的意義何在？在這個(gè)意義上，神經(jīng)仍將是難題的一個(gè)重要部分。

從Muneoka的角度來看，這種轉(zhuǎn)變是，與其認(rèn)為神經(jīng)是再生的要求，不如認(rèn)為神經(jīng)是需要再生的一部分。

CVMBS的獸醫(yī)生理學(xué)和藥理學(xué)系(VTPP)主任Larry Suva指出，問題是以前甚至沒有人考慮到負(fù)荷方面?！跋胂胍粋€(gè)爆炸傷，一個(gè)士兵留下了一個(gè)殘肢。在這篇論文出來之前，沒有人甚至在考慮機(jī)械影響的要求。你讓人們看到，一個(gè)變性的動(dòng)物不會再生，他們認(rèn)為這是因?yàn)樯窠?jīng)被切斷了，但沒有人研究機(jī)械負(fù)荷方面?！?/p>

正如Suva所指的那樣，科學(xué)充滿了人們尋找光線最好的地方。

“我是研究骨頭的，所以當(dāng)我看到一個(gè)問題時(shí)，我看的是骨頭問題。研究神經(jīng)的人，他們看的都是神經(jīng)。因此，像Muneoka醫(yī)生這樣的人非常罕見，他們會退一步，采取更全面的觀點(diǎn)。這就是他給這個(gè)想法，給這個(gè)200年的數(shù)據(jù)帶來的東西。我們現(xiàn)在必須通過不同的視角來看待再生，因?yàn)楝F(xiàn)在我們知道機(jī)械的影響是極其重要的，”Suva說道。

專注于神經(jīng)的研究結(jié)果之一是，科學(xué)家們已經(jīng)能重新創(chuàng)建神經(jīng)產(chǎn)生的生長因子，這使得研究人員能在蠑螈身上開始再生，即使神經(jīng)不存在。Suva指出，有了這些新發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們現(xiàn)在將知道，如果他們想在哺乳動(dòng)物中開始再生那么他們必須在機(jī)械負(fù)荷方面做同樣的事情。這是因?yàn)榧?xì)胞在機(jī)械負(fù)荷下的反應(yīng)是不同的，不知何故，這種負(fù)荷在細(xì)胞內(nèi)被轉(zhuǎn)化為生物化學(xué)。

Muneoka說道：“有少數(shù)實(shí)驗(yàn)室在研究機(jī)械負(fù)荷對細(xì)胞的影響的生物化學(xué)基礎(chǔ)。如果我們能理解這種生化信號，那么也許機(jī)械負(fù)荷的物理力量可以被某種雞尾酒式的分子所取代，在細(xì)胞中產(chǎn)生相同的信號?！?/p>

通往人類完全再生的道路的終點(diǎn)可能在未來仍很遙遠(yuǎn)，但Suva指出，這種思維的根本轉(zhuǎn)變是這條道路上的一個(gè)重要標(biāo)志。“人類肢體的再生可能仍是科幻小說，但我們知道一些相關(guān)的事實(shí)，現(xiàn)在我們知道你必須有這種機(jī)械負(fù)荷和生長因子。這改變了未來的科學(xué)家和工程師要解決這個(gè)問題的方式。在使整個(gè)人類肢體再生成為可能之仍有許多復(fù)雜的問題需要解決，但Muneoka博士的發(fā)現(xiàn)是確保我們解決正確問題的重要下一步?！?/p>