新研究对人类医学中的再生方式提出了挑战

新研究结果表明，人类医学中的再生方式的视角发生了变化。Ken Muneoka有着撼动再生领域的历史；如在2019年发表在《自然》上的一篇突破性文章中，这位德克萨斯A&M大学兽医和生物医学科学学院(CVMBS)的教授首次证明了哺乳动物关节再生的可能性。

他的团队已经在进一步质疑长期以来对这一主题的基础科学所持有的观念，这次则是关于哺乳动物如何可能再生身体的受损部分。

只有一些器官如肝脏和某些组织如表皮、皮肤的顶层可以在人类中自然再生。

其他物种--最明显的是蝾螈--有能力再生复杂的部分，包括骨骼、关节乃至整个肢体。因此，200多年来，研究人员一直在研究这些动物并试图了解肢体再生背后的过程，希望有一天能将这些原则转化为触发人类更全面的再生能力。

由于这项研究，现在人们普遍认为，神经的存在是肢体再生中最重要的一个因素。

根据Muneoka最近的两项研究，尽管这对蝾螈和其他物种来说可能是真的，但对哺乳动物来说并不是这样。第一项研究于2021年在《Journal of Bone and Mineral Research》上发表，其证明了哺乳动物需要机械负荷或对受影响的位置施加力量的能力。第二项研究，最近发表在《Developmental Biology》上，证明再生并不因缺乏神经而受到阻碍。

这些发现加在一起对人类医学中的再生方式的思考出现了巨大的转变。

Muneoka说道：“这两项研究显示了两个世纪以来的教条，即你需要神经来进行再生。在哺乳动物中取代它的是，你需要机械负荷而不是神经。”

机械载荷的重要性

科学家们长期以来一直认为，为了诱发哺乳动物的再生，受影响的区域必须存在两种东西。首先是生长因子，这是能刺激细胞重新生长和重建身体部分的分子。

在自然再生中，这些生长因子是由身体产生的，它们因物种和再生区域而异。对于人类诱导的再生，这些生长因子必须被引入到该区域。

第二个被认为是必要的因素是神经。这种信念的前提是以前许多人类诱导的哺乳动物再生研究的区域通常是指尖，如若没有神经整个肢体也不再能使用。

这些研究会有预测的结果--当引入生长因子时再生没有发生，从而得出结论，像其他物种一样，神经是再生的一个要求。

然而机械负荷方面却被忽略了。

Muneoka和同事们在他们的研究中决定退一步并问了一个问题--“真的是神经，还是缺乏机械负荷也是方程式的一部分？”

Connor Dolan是两项新研究的论文第一作者，他想出了一种方法来测试哺乳动物的去神经要求，这种方法受到宇航员的启发。

据悉，这种技术被称为后肢悬吊，几十年来一直被NASA和其他科学家用来测试哺乳动物对零重力环境的反应。在大型动物腿部的医疗过程中也使用了类似的过程以防止动物将重量放在受影响的肢体上。

“Dolan发现，当肢体被悬空时，尽管它们仍有很多神经，可以四处移动，但它们实际上不能对肢体施加压力，所以指尖不会再生，”Muneoka说道，“它只是完全抑制了再生。”

然而一旦机械负荷恢复，再生就得到了拯救。

“在暂停期间绝对不会发生任何事情，”Muneoka说道，“但一旦负载返回将会有几个星期的延迟，但随后它们将开始再生。”

这第一步证明，即使可能需要神经，但机械负载是再生的一个关键组成部分。

在研究的基础上，Dolan的第二篇文章表明，如果一只小鼠的一个手指没有神经，但其他手指有神经，那么它仍在对失去功能的手指施加力量，该手指仍会再生，这表明神经是不需要的。

“他发现，它们的再生速度有点慢，但它们的再生完全正常，”Muneoka说道。

研究的影响

不过Muneoka很快指出，他们的研究并不是说以前的研究是错误的，只是说它并不直接适用于人类。

Muneoka说道：“在蝾螈身上已经有许多研究证明，当你移除神经时它们不会再生。研究人员也已经能把他们知道的由神经产生的生长因子放入细胞中并拯救再生。因此，蝾螈可能确实需要神经来再生，但如果我们要在人类中再生肢体，它将会更像在小鼠中发生的情况。”

自从20多年前首次开始研究再生问题以来，Muneoka的一些想法已经对普遍接受的再生理论进行了反击。他表示，让这两篇论文发表几乎花了三年时间，因为他们最初试图将它们一起提交。

未来的路

哺乳动物的再生不需要神经，这似乎是一个学术问题。毕竟如果一个人因为没有神经而无法感觉到它或控制它，那么再生肢体的意义何在？在这个意义上，神经仍将是难题的一个重要部分。

从Muneoka的角度来看，这种转变是，与其认为神经是再生的要求，不如认为神经是需要再生的一部分。

CVMBS的兽医生理学和药理学系(VTPP)主任Larry Suva指出，问题是以前甚至没有人考虑到负荷方面。“想想一个爆炸伤，一个士兵留下了一个残肢。在这篇论文出来之前，没有人甚至在考虑机械影响的要求。你让人们看到，一个变性的动物不会再生，他们认为这是因为神经被切断了，但没有人研究机械负荷方面。”

正如Suva所指的那样，科学充满了人们寻找光线最好的地方。

“我是研究骨头的，所以当我看到一个问题时，我看的是骨头问题。研究神经的人，他们看的都是神经。因此，像Muneoka医生这样的人非常罕见，他们会退一步，采取更全面的观点。这就是他给这个想法，给这个200年的数据带来的东西。我们现在必须通过不同的视角来看待再生，因为现在我们知道机械的影响是极其重要的，”Suva说道。

专注于神经的研究结果之一是，科学家们已经能重新创建神经产生的生长因子，这使得研究人员能在蝾螈身上开始再生，即使神经不存在。Suva指出，有了这些新发现，科学家们现在将知道，如果他们想在哺乳动物中开始再生那么他们必须在机械负荷方面做同样的事情。这是因为细胞在机械负荷下的反应是不同的，不知何故，这种负荷在细胞内被转化为生物化学。

Muneoka说道：“有少数实验室在研究机械负荷对细胞的影响的生物化学基础。如果我们能理解这种生化信号，那么也许机械负荷的物理力量可以被某种鸡尾酒式的分子所取代，在细胞中产生相同的信号。”

通往人类完全再生的道路的终点可能在未来仍很遥远，但Suva指出，这种思维的根本转变是这条道路上的一个重要标志。“人类肢体的再生可能仍是科幻小说，但我们知道一些相关的事实，现在我们知道你必须有这种机械负荷和生长因子。这改变了未来的科学家和工程师要解决这个问题的方式。在使整个人类肢体再生成为可能之仍有许多复杂的问题需要解决，但Muneoka博士的发现是确保我们解决正确问题的重要下一步。”