涡虫 神奇的再生研究模型

    你是否想过，有一天，人类因为意外伤害而遭到损伤的身体能够长出新的组织？你是否渴望，自己的肌体能够永葆青春？其实，实现再生和长寿并不是梦想，因为自然界已经将这些超凡的能力赋予了一个独特的物种——涡虫。

    涡虫是一种令科学家惊奇的动物，这种广泛生活在洁净水质的池塘和溪流中的生物具有近于无限的再生能力：即便将一条不到两厘米的涡虫切成200多块，切下的每一块都能再生出任何缺失的组织，最终长成一条完整的涡虫。

    不仅如此，涡虫的再生过程也非常迅速，它能在一周内重新长出切割掉的肌肉、皮肤、肠道、生殖系统，甚至整个大脑。而在未受到损伤的情况下，它能一直保持自己身体健康而不会衰老或者死亡。两个世纪前，科学家们就发现了涡虫这种强大的再生能力，但对它的研究直到最近才得以进行。

    物种间最基本的生物学过程都是高度相似的，因此在实验室里，模式生物通常代替人类接受疾病机理、药物筛选等系列实验和研究。正是得益于对不同生物的研究，才使得人类在生物和医学领域不断取得新的突破。例如，孟德尔运用豌豆杂交实验确立了遗传学的基本规律；摩尔根利用果蝇创立了基因理论；而小鼠模型则被广泛地运用在重现和解析人类疾病上。而如今，科学家们则迫切地希望通过分析涡虫修复衰老的或者受损的组织和细胞的能力，来帮助理解再生和长寿的奥秘。

    “涡虫再生的秘密在于它体内存在一群丰富的干细胞，它们能够通过不断的自我复制，产生与自己类似的细胞，并且在需要的时候能变成其他任何类型的细胞。”多年从事涡虫研究的中科院上海生命科学研究院/上海交通大学医学院健康科学研究所荆清研究员解释说。

    其实对于干细胞我们并不陌生，因为人体内大部分器官或组织中都有它们的身影。正是因为这些细胞，人体内衰老或损伤的细胞每天才得以更新和替换。例如，血液和皮肤系统的干细胞每天要产生数以百万计的新的子代细胞，来维持肌体的需要。既然人体各个组织里也同样存在干细胞，为什么不能像涡虫一样具备再生能力和永葆青春呢？

    研究表明，涡虫干细胞在损伤后早期的行为与人类等高等生物惊人地相似。但与能够再生出几乎所有器官和组织的涡虫不同的是，人类只有少数器官具有非常有限的修复能力，并且这种能力随着年龄的增加而削弱。因此，了解损伤的细胞、组织及器官在正常情况下如何起始并调节再生，为研究人员寻找治疗因意外伤害而导致的身体缺陷或者老年性疾病的方法提供了新的希望。而个头小、繁殖快、易大规模繁殖培养的涡虫提供了一个绝佳的生物模型用于研究再生和长寿在正常情况下是如何实现的。更为重要的是，涡虫的基因有80%和人类同源，理解这些基因如何协作调控涡虫再生，或许将有利于我们寻找人体器官再生、延缓衰老过程的方法。可以说，研究涡虫的最终目标是想通过操作人类身体内源存在的干细胞来修复受伤或者衰老的组织，进而促进人类的健康，这样可能比外部注射干细胞要更安全、更有效。

    目前，拥有数万条涡虫的研究体系已经在健康科学研究所建成，在对近千个涡虫基因的研究中，已经发现近50个基因参与到再生过程中。通过自主设计的基因芯片和细胞标记追踪等手段，健康科学研究所的科学家们正在进一步尝试去发现调节再生能力的关键基因和分子，并尝试操纵高等生物中类似的基因来研究其是否同样具有决定再生的能力。

    (作者单位：上海生科院健康科学研究所)