渦蟲（planaria）是一種比蘋果種子還小的生物，雖然小，它卻有一項(xiàng)令其他動(dòng)物都羨慕的能力。如果把一條渦蟲切成若干段，每一段都會(huì)重新生長(zhǎng)成一條完整的渦蟲。幾乎所有其他動(dòng)物都沒有這種再生能力。而現(xiàn)在，研究人員找到了促成這種再生過(guò)程的細(xì)胞和一種的關(guān)鍵蛋白質(zhì)。

Ricardo Zayas 是加州圣地亞哥州立大學(xué)的一名發(fā)育生物學(xué)家，盡管并沒有參與到研究中，但他認(rèn)為這項(xiàng)發(fā)現(xiàn) “在相關(guān)領(lǐng)域是一項(xiàng)巨大的突破�！�

早在幾十年前，研究人員就已經(jīng)知道幫助渦蟲再生的是一組被稱為 neoblast 的非特異性干細(xì)胞，但具體是哪一種 neoblast 細(xì)胞發(fā)揮作用卻不得而知。發(fā)育生物學(xué)家 Alejandro Sánchez Alvarado 就職于密蘇里州堪薩斯城 Stowers 醫(yī)學(xué)研究所，他最近利用新技術(shù)分離了單個(gè)細(xì)胞并鑒定了其基因活性。 這讓他和同事們得以將該類再生細(xì)胞縮小到 12 個(gè)候選類型內(nèi)。其中，一種 neoblast 細(xì)胞表面有一種特殊的蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)與名為四跨膜蛋白（tetraspanin）的細(xì)胞表面分子很相似，而四跨膜蛋白被認(rèn)為與人類癌癥有關(guān)—— 它們會(huì)讓腫瘤細(xì)胞發(fā)展到身體其他部位。

研究人員在渦蟲四跨膜蛋白打上熒光標(biāo)簽，成功分離出這種被稱為 neoblast 2 號(hào)亞型（Nb2）的細(xì)胞類型，以便進(jìn)一步檢測(cè)。 該研究小組 6 月 14 日在 Cell 報(bào)告中說(shuō)，他們切割渦蟲并觀察傷口發(fā)展時(shí)發(fā)現(xiàn) Nb2 細(xì)胞數(shù)量迅速增加。 這些細(xì)胞愈合了渦蟲身上由于切割造成的傷口。 在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，接受了致死量輻射的渦蟲被注射單個(gè) Nb2 細(xì)胞，這個(gè) Nb2 細(xì)胞得以大量繁殖分化來(lái)拯救瀕死渦蟲。

Nb2 細(xì)胞是一種特殊類型的干細(xì)胞。 在其他生物體中，只有發(fā)育中的胚胎的第一批細(xì)胞（稱為全能細(xì)胞）能夠形成所有身體組織。 其后的生命中，人類和其他動(dòng)物的干細(xì)胞就只能形成有限的細(xì)胞類型（稱為多能細(xì)胞）或單一細(xì)胞類型。 Sánchez Alvarado 解釋說(shuō)： “渦蟲用某種我們不知道的方式保留了能形成任何組織的全能細(xì)胞�！�

圖 | Neoblast 干細(xì)胞可分化為任何形式的組織（圖源：Cell）

Sánchez Alvarado 及其同事發(fā)現(xiàn)渦蟲的整個(gè)身體都有 Nb2 細(xì)胞。但只有在受傷的個(gè)體中 Nb2 細(xì)胞的基因活性才會(huì)增加并生成四跨膜蛋白。當(dāng)研究人員將不包含四跨膜蛋白的副胚層注入瀕死的渦蟲體內(nèi)時(shí)，渦蟲并不會(huì)恢復(fù)，這樣看來(lái)蛋白質(zhì)才是關(guān)鍵所在。

目前尚不清楚為什么這種蛋白質(zhì)如此重要，但看來(lái)似乎與細(xì)胞間通訊有關(guān)。 四跨膜蛋白能傳播癌細(xì)胞，或許這也意味著它能讓細(xì)胞達(dá)到渦蟲需要修復(fù)的地方。

利用可以標(biāo)記和分離 Nb2 細(xì)胞的抗體，Sánchez Alvarado 和其他人現(xiàn)在可以更詳細(xì)地了解四跨膜蛋白如何工作的，以及到底是什么啟動(dòng)了細(xì)胞四跨膜蛋白的合成。其他人也正逐漸在再生的分子細(xì)節(jié)問(wèn)題上取得進(jìn)展。 上個(gè)月，MIT 的發(fā)育生物學(xué)家 Peter Reddien 在《科學(xué)》（Science）雜志上報(bào)道說(shuō)，他的研究小組在渦蟲再生時(shí)成功追蹤了每個(gè)細(xì)胞中的基因活性。另一組研究人員也進(jìn)行了類似的研究。

Reddien 渴望回到他的研究中，看看他的團(tuán)隊(duì)對(duì)所有細(xì)胞的全面了解是否也能用來(lái)識(shí)別 Nb2 細(xì)胞類型。 他說(shuō)：“現(xiàn)在說(shuō)將這些發(fā)現(xiàn)用于治療，來(lái)重建人體部分還為時(shí)過(guò)早，但發(fā)現(xiàn)自然再生的機(jī)制是一個(gè)好的開始。”

編輯：火爆麻雀

參考：http://www.sciencemag.org/news/2018/06/one-newly-discovered-cell-can-remake-whole-animal