生物「再生能力」可改變 中研院發現調控的基因

中研院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝團隊實驗斑馬魚等生物發現,生物「再生記憶」可被改寫,切除斑馬魚尾鰭,不會再長出一模一樣組織。 圖/聯合報系資料照片
中研院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝團隊實驗斑馬魚等生物發現,生物「再生記憶」可被改寫,切除斑馬魚尾鰭,不會再長出一模一樣組織。 圖/聯合報系資料照片

許多脊索動物如蠑螈和斑馬魚都具備強大再生能力,且都是長出一模一樣的組織。中研院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝團隊實驗斑馬魚等發現,生物長出同樣組織的「再生記憶」其實可以改變,並找到影響牠們再生記憶的基因,可望成為人類「再生醫學」的進步基礎。研究昨刊於國際期刊《當代生物學》。

陳振輝說,團隊將大批斑馬魚泡在化學藥劑,再切除牠們尾鰭,發現有極少數幾隻不會長出尾鰭,也就是沒有再生記憶能力,是突變的斑馬魚。團隊進一步研究,發現其突變點位於特定基因「DNA聚合酶阿爾法次單元2(pola2)」,再藉此對一般正常的斑馬魚進行實驗,發現若「關掉」此基因的活性,這些原本正常的斑馬魚新長出的組織會比較小。

陳振輝說,他們經由重複實驗也發現,這些斑馬魚長出縮小版尾鰭或魚鱗後,被改寫後的再生記憶可以長期穩定存在。不過要改寫再生記憶,必須在切除24至48小時內「關掉」基因活性,否則就還是會長出正常大小的尾鰭或魚鱗。

「我們為250年的假說找到答案。」陳振輝表示,從18世紀義大利生物學家Lazzaro Spallanzani經由重複切除蠑螈的四肢和尾巴,首次描述「再生記憶」起,科學家對再生記憶的了解都相當有限。曾有科學家在11個月內重複切除斑馬魚的尾鰭27次,在16年間重複移除同隻蠑螈眼球的水晶體18次,都發現長出的組織完全相同,因此以為再生記憶不變,如今可說找到新答案。

陳振輝說,雖然生物長出較小的組織,可能影響行走等,但藉由找到再生記憶位置等基礎研究,可望一點一滴貢獻再生醫學,畢竟人類也不希望未來再生時長出較小的組織。

細生所副研究員蘇怡璇、臨海研究站主任游智凱等人也發現類似機制同樣影響頭索動物文昌魚和環節動物水蚯蚓的再生反應,在受傷後會長出縮小版的尾巴和頭部體節,認為相關的細胞及分子調控機制,可能同時控制著脊椎動物和無脊椎動物的再生記憶。

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