今日 Nature：头被砍掉还能长出来吗？肌肉细胞说了算

▲该研究的主要负责人 Peter Reddien 博士（图片来源：MIT）

“器官和组织再生的一大核心谜题在于动物们如何启动所有必需的细胞和分子步骤，”该研究的主要负责人、Whitehead 研究所的 HHMI 研究员、同时也是麻省理工学院（MIT）教授的 Peter Reddien 博士说道：“我们揭示了一个令人惊讶的分子机制，发现一类特殊的肌肉细胞能建立组织再生的正确分子信息。”

Reddien 博士是再生领域的专家。在过去的十多年里，他的团队一直在研究一种叫做涡虫的奇妙动物。这种动物有着令人惊叹的再生能力：如果你把它切成两半，它的每一半都能再生出所需的另一半组织、器官、以及身体。Reddien 博士的团队发现，涡虫体内有一批“位置控制基因”（PCG）一直处于“启动”状态。它们就像是细胞里的 GPS，告诉细胞它们处于身体里的什么位置。这些细胞也能因此得知自己的身体缺了哪些部分，并进行弥补。

有趣的是，对这些基因的分析表明，它们大多在涡虫的肌肉细胞里有活性，这表明肌肉或许在再生过程中起到了关键作用。研究人员指出，涡虫体内有着多种肌肉细胞类型，有些从头到尾纵向生长，有些则环状生长。它们都能帮助器官再生吗？

▲涡虫体内橫七纵八有着多种肌肉类型（图片来源：《自然》）

为了回答这个问题，该研究的第一作者 Lucila Scimone 与她的同事们开发了一种新的技术来抑制这两类肌肉细胞生成。他们发现，抑制 myoD 基因能影响“纵向”的肌肉细胞，而抑制 nkx1- 1 基因能抑制“环状”肌肉细胞的生长。通过抑制特定的基因，我们就能了解特定的肌肉细胞如何影响再生。

研究揭示了一个意想不到的结果——在抑制纵向肌肉生成后，虽然涡虫还能够健康生长，但一旦受伤（比如砍去头部），就无法进行再生。这就好像是被夺去了魔力。“这个结果令人惊叹，” Lucila 说道：“它告诉我们，这些纵向的肌肉纤维在再生活动的最早期就有着作用。”

▲失去了纵向肌肉，涡虫就失去了再生的魔力（图片来源：《自然》）

进一步的研究表明，当纵向肌肉消失后，notum 和 follistatin 两条基因的功能受到了严重干扰。先前，人们发现这两种基因能控制涡虫的细胞增殖，在组织受伤后的再生过程中扮演了关键作用。

涡虫体内的另一种肌肉——环状肌肉也参与了再生的工作。有趣的是，失去环状肌肉的涡虫虽然能在受伤后再生，但长出来的器官都奇形怪状。举例来说，在正常情况下，被砍掉脑袋的涡虫能长出一个新的头。然而，一旦环状肌肉被抑制，在脑袋被砍掉后，有的涡虫会长出两个头！