再生能力這件事上，人類真的太弱了……

在超級英雄電影里，再生能力是一個強力技能點。不論受到什么傷害，一會兒就能滿血復活繼續(xù)戰(zhàn)斗。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(xù)長出來｜Giphy

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

但可惜的是，對人來說至關重要的心臟，卻不能再生。

我們的心臟由心肌細胞組成。這些細胞維持著心臟的跳動，它們一旦受損，心臟的功能就會被永久性地損傷，嚴重的情況下甚至會導致死亡。目前，心血管疾病是全世界死亡原因的首位；在我國，也有約3.3億人被心血管疾病困擾。

重要的心臟沒有再生能力，要是能讓心臟再生，可以拯救不少生命｜Giphy

要是能讓心臟也獲得再生能力，也許能找到攻克心血管疾病的辦法。

為了揭開心臟再生能力的秘密，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，在它的大腦和腎臟中找到了警戒心臟創(chuàng)傷的哨兵。受損心臟利用激素通知大腦和腎臟中的哨兵，與遠端器官一起協同作戰(zhàn)，調控心臟再生，并協調這個過程里的各種生理變化，這一研究發(fā)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，比如水螅和渦蟲只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，比如心臟、脊髓、魚鰭（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(fā)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，因此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。所以，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適不過。

心臟是怎么再生的？

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

人的心臟受損時，腎臟也會出問題。腎臟是我們身體里的“血液過濾器”，它會把血液里多余的水分和廢料過濾出來，形成尿液，同時調節(jié)我們身體的水鹽平衡、控制血壓。當心臟受損后，可能會導致腎臟血流不足、腎靜脈血壓升高、腎臟受損、甚至腎衰竭等一系列問題。

而斑馬魚的心臟再生能力就強多了，當它的心臟受到損傷后，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，腎臟也能迅速進行自我調節(jié)，高效地進行液體交換。

從上至下分別是斑馬魚的大腦，心臟，腎臟｜參考文獻[1]

人類心臟受損后，腎臟只能坐等災難降臨；而斑馬魚的心臟和腎臟已經高效聯通了，對它們來說，遠方的腎臟是怎么得到心臟受損的消息，并及時應對的呢？

腎臟哨兵協同作戰(zhàn)

論文的研究者發(fā)現，當心臟受傷的時候，腎臟中的一個哨兵CEN，會喚醒它的應戰(zhàn)機制，來主動地控制液體平衡，以應對心臟受傷所造成的危害。

心臟：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里都有一樣的遺傳物質DNA，但為什么同樣的基因，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?！霸鰪娮印本褪羌毎刂苹虮磉_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(yè)的時候，基因的表達量就會比較低。所以，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

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

不過和其它的組織再生增強子不同，在心臟再生的過程中，CEN的作用范圍并不局限于心臟——腎臟里的CEN也會打開。同時，體內的激素會到達腎臟，激活它們的受體，進而和開張的CEN結合，促進腎臟特定基因的表達，主動調節(jié)液體平衡，應對心臟受傷所帶來的危機。

沒了CEN，斑馬魚的心臟再生還能那么順利嗎？

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

如果人類能更好地利用再生能力，人類的健康將提升一大步｜Giphy

再生并不是受傷器官單獨在戰(zhàn)斗，沒有受到直接傷害的器官也會做出反應，可謂牽一發(fā)而動全身。如果人類能更好地利用再生能力，修復受損的器官——不論是心臟、腎臟、肝臟，還是手和腳，就能挽救無數生命，改善無數人的生活質量。

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“頭號殺手”，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、游識猷

一個AI

啊，我們AI換個零件就再生了呢

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