自我再生的蠕虫

被称为涡虫的扁虫因其特殊的再生能力而注定。但是，新生细胞干细胞如何替代缺失或受伤的器官呢?斯托尔科学家卡罗琳·阿德勒采访了克里斯·史密斯。她发现了一种非常聪明的方法，只需谨慎地移除一个器官，就可以绘制出驱动缺失咽部再生的独特基因。

卡洛琳-我们研究了这些扁虫。几百年来，人们已经观察到，即使是这些动物的微小碎片在被截肢后也有能力再生整个动物。这种再生能力完全取决于分布在动物体内的干细胞群的活动。这些细胞不断地分裂，并能产生构成动物的所有器官。但我们真正想要解决的一个大问题是这些干细胞是如何知道截肢或受伤后缺失了什么。

克里斯-那你是怎么反驳的?你做了什么来试图理解细胞的行为以及驱动它们的信号是什么?

卡洛琳-我发明了一种方法可以选择性地切除一个器官。我们拿一些动物，我把它们通常生活的水拿掉，用一种含有叠氮化钠的浓缩溶液代替。最初的反应是，动物们扭动身体。他们在5到7分钟的时间里慢慢停止移动。这个巨大的咽从动物的腹侧伸出来。通过轻柔的移液，我们可以把咽从动物的其他部位分离出来。

克里斯:所以基本上，动物可以选择使用它的干细胞来再生。这就是你要学的。

卡洛琳-是的，我们所说的化学截肢会在咽和肠的交界处留下一个小伤口。然后，干细胞和动物的其余部分的任务是识别已经发生的损伤，然后再生该器官。

Chris -那么，你是如何尝试研究干细胞在做什么以及它们在对伤害做出反应时运行的遗传程序以及它们经历的再生努力来取代缺失的咽?

Carolyn -为了了解切除咽后动物其余部分的变化，我们首先进行了表达谱实验，以确定哪些基因在切除咽后会上调。我们推断这些基因可能与咽部再生有关。然后，我们一次一个地敲除这些基因，并询问咽是否能够再生。

克里斯-那么，底线是什么?你发现了什么?

卡洛琳-我们确定了20个再生咽所需的基因。在这20个基因群中，一些基因似乎是干细胞功能非常普遍需要的。其他基因，包括叉头转录因子FoxA，是咽喉再生所必需的，但不是其他器官再生所必需的。

克里斯-扮演一下魔鬼的代言人，如果你把一个咽缝在动物身上会发生什么?所以，它仍然有一个咽。它放错地方了。它会在正确的地方再生另一个吗?有没有某种信号从缺失的咽部发出，说，“我不在这里了”这就是产生反应的原因，因此，移植会欺骗这种反应吗?

卡洛琳:这是一个很好的问题，我们认为这些动物可能是这样的。我们观察到，切除咽后，干细胞中转录因子FoxA的表达增加了。这意味着，正常情况下，当咽部存在时，它可能会阻止干细胞群中FoxA的上调。

所以，你的意思是不同的器官都有自己的基因，这些基因发出信号，“我想让你做一个新的咽部。”我要你做一个新的肠子。我想让你制造一个新的神经系统"当你伤害了生物体的某个部分，某个基因程序仅仅是为了再生那个身体部分?

卡洛琳-我们的证据表明可能是这样。在我们的领域，有相当多的兴趣了解干细胞群是如何真正组织和指导其输出响应损伤，以及如何在细胞生物学水平上分层组织。