科学家在解锁哺乳动物再生能力方面迈出了令人惊讶的一步，研究表明，重建复杂身体部位的能力或许并未彻底丧失——它可能仅仅是被关闭了。研究人员利用一种两阶段疗法，将机体正常的愈合反应从瘢痕形成转向再生，在动物实验中成功恢复了截肢后的骨骼、关节、韧带和肌腱。
然而，德克萨斯农工大学兽医学院和生物医学科学学院（VMBS）的一项新研究表明，哺乳动物可能并非完全缺乏再生能力。相反，这些能力可能隐藏在机体正常的愈合机制中，等待在适当的条件下被激活。
“为什么有些动物能够再生，而其他动物，尤其是人类却不能，这是自亚里士多德以来就一直被提出的一个重大问题，”VMBS兽医生理学与药理学系（VTPP）教授Ken Muneoka博士说。“我花费了毕生精力试图理解这一点。”
在发表于《自然通讯》的一项研究中，Muneoka及其同事描述了一种新的两步疗法，该疗法实现了骨骼、关节结构和韧带的再生。尽管再生的组织并非原始组织的完美复制品，但研究人员认为，这种方法最终可能有助于减少疤痕形成并改善截肢后的组织修复。
将愈合过程从疤痕形成转向
当哺乳动物受伤时，身体通常会以纤维化反应来应对。在此过程中，成纤维细胞迅速闭合伤口并形成疤痕组织。虽然这种反应有助于防止感染和进一步损伤，但也限制了身体重建受损组织的能力。
具备再生能力的动物则遵循不同的路径。例如，在蝾螈体内，类似的细胞会聚集形成一种称为芽基的结构，该结构作为新组织生长的基础。
“这就好比这些细胞可以朝两个不同的方向发展，”Muneoka说。“它们既可以形成疤痕，也可以形成芽基。我们的研究重点是重新引导已经存在于损伤部位的成纤维细胞的行为。”
为了探究哺乳动物的愈合过程是否能被引导向再生，研究团队开发了一种依次使用两种知名生长因子的治疗方法。
第一步是在伤口愈合后施加成纤维细胞生长因子2（FGF2）。通过等待初始愈合过程完成，研究人员允许身体在干预前做出正常反应。
据Muneoka介绍，团队随后“改变了接下来的发生过程”。
FGF2促进了芽基样结构的形成，这在哺乳动物遭受此类损伤后通常不会发生。几天后，研究人员施加了第二种生长因子——骨形态发生蛋白2（BMP2），促使这些细胞开始构建新组织。
“这确实是一个两步过程，”Muneoka说。“首先让细胞转变方向，不再形成疤痕，然后提供信号告诉它们构建什么。”
重新思考干细胞的作用
该研究最重要的发现之一是，再生可能不需要从体外添加干细胞，这是再生医学中常探索的一种方法。
“你不必真的获取干细胞再把它们放回去，”Muneoka说。“它们已经在那里了——你只需要学会如何让它们按你想要的方式行事。”
参与该研究的另一位VTPP教授Larry Suva博士表示，这些结果挑战了关于哺乳动物细胞能力的长期假设。
“我们原以为不可编程的细胞，实际上是可编程的，”Suva说。“这种能力并没有消失——只是被掩盖了。”
研究人员还发现证据表明，细胞可以被重新引导，在其通常位置之外构建结构。这一过程被称为位置重特化，是发育的重要组成部分。
实际上，通常帮助形成一种类型组织的细胞，在受伤后可以被指令重建不同的结构。
再生骨骼、肌腱、韧带和关节
尽管再生的组织与原始解剖结构并不完全匹配，但研究人员成功恢复了截肢期间被切除的所有主要结构，包括骨骼、肌腱、韧带和关节组织。
再生区域包含骨骼成分和结缔组织，其排列模式类似于自然解剖结构。
“我们再生了你在那种损伤程度下预期看到的结构，”Muneoka说。“结构都在那里——只是形态不完美。”
这些发现还表明，再生依赖于多条生物通路的协同工作。重建组织似乎远比激活单一机制复杂得多。
对伤口愈合的潜在益处
尽管该研究仍处于早期阶段，但科学家们认为，在实现完全再生之前，它就可能具有实际应用价值。
该方法不仅专注于替换缺失的结构，还可能通过减少疤痕形成和增强组织修复来改善愈合效果。
“人们应该开始考虑在愈合过程中使用这些信号，”Muneoka说。“即使只是将反应稍微从疤痕形成转移开，也能带来真正的益处。”
与许多实验性疗法相比，通往临床测试的道路可能更为直接。BMP2已获得FDA批准用于某些医疗应用，而FGF2目前也正在多项临床试验中进行评估。
哺乳动物再生的新视角
这项研究为越来越多的证据增添了新的内容，表明哺乳动物的再生能力可能并非完全丢失的性状。相反，它可能是一种在愈合过程中通常保持休眠状态的能力。
“这改变了我们对可能性的看法，”Suva说。“一旦你证明了再生可以被激活，就为提出全新的问题打开了大门。”
对Muneoka来说，这些问题推动了数十年的研究，如今有了一个充满希望的新框架。
“哺乳动物的再生失败是可以挽救的，”他说。“现在我们有了一个模型，可以开始弄清楚如何实现这一点。”