假肢 图片来源：Pixabay
身体是我们与世界的联结。当人们因疾病或创伤失去身体的一部分时，往往感到失去了自我的一部分，甚至会经历类似失去挚爱的悲伤。产生这种个人损失感是合理的，因为不同于火蜥蜴或有不死之身的漫画人物死侍（Deadpool，美国漫威漫画旗下反英雄），成人的机体组织通常不会再生——肢体丧失是永久且不可逆的。
但真的一点机会都没有吗？
尽管义肢和用于替代肢体的仿生技术已经取得了重大进展，但它们还无法恢复肢体的触觉，无法将幻肢痛（phantom pains）降到最低限度，也达不到与自然肢体同等的能力。如果不重建肢体本身，一个人将再也不能感受到爱人的抚摸与太阳的温暖。
我们的研究领域便是再生与发育生物学和生物医学工程。最新发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上的研究表明，我们设计的一项仅需24小时的治疗方法足以让青蛙再生功能齐全和对触觉敏感的四肢。
快速启动再生
在生命极早期的发育过程中，细胞在一组化学、生物力学及电信号的作用下自我排列成精确的解剖结构，最终分化为四肢和器官。我们推断，让细胞重复它们在早期发育过程中的经历，可能是更易于使肢体再生的方法。所以我们想方设法来触发使伤口部位的细胞“复原”的信号。
然而，创造一个鼓励机体再生而非形成疤痕的环境是一个巨大的挑战。尽管疤痕有助于保护受伤组织免受进一步损伤，但它们也改变了细胞环境，阻止了再生。
一些水生动物已经拥有了无疤痕形成的再生能力，如蝾螈（axolotl）。即便在人类发育早期，羊膜囊也提供了一个可促进再生机制的环境。我们猜测，构建一个类似的环境可在产生损伤时阻止疤痕形成，并使机体重新激活休眠中的再生信号。
为了实现这一想法，我们开发了一种由丝素蛋白水凝胶制成的可穿戴设备，通过阻断可引导机体形成疤痕或进行其他过程的信号，创建了一个独立的再生室。而后，我们在该设备上装载了五种参与正常动物发育和组织生长的药物。
非洲爪蛙 图片来源：Wikipedia
我们选用动物研究中常用的非洲爪蛙来测试这个装置，这一物种和人类一样，成年后无法再生四肢。我们将该装置在一条腿的残肢上固定了24小时，然后取出设备，观察失去肢体的部位如何随时间变化。在18个月的时间里，我们惊讶地发现这些青蛙长出了新的腿，包括具有重要神经、骨骼及血管再生的趾状结构。这些肢体对轻微压力也能做出反应，这意味着它们恢复了触觉，并使青蛙能够恢复正常的游泳行为。
安装了该装置但未使用联合药物的青蛙肢体再生有限，且没有恢复太多机能。而既未使用该装置也未进行联合药物治疗的青蛙肢体没有再生，残肢对触摸不敏感且功能受损。
有趣的是，应用该装置及联合药物治疗的青蛙肢体并未完全重建，例如，骨头有时是破碎的。然而，新肢体的不完全提示，该疗法可能存在其他关键分子信号的缺失，许多方面仍有待优化。一旦我们识别了这些信号，将它们添加到药物治疗中，未来可能实现完全逆转肢体丧失。
由生物反应器提供的24小时混合药物治疗改善了再生时的重构模式。图片来源：参考文献
再生医学的未来
创伤性损伤是导致美国人死亡和残疾的主要原因之一。而严重损伤所致的肢体丧失则是终身残疾的最常见来源。导致这些创伤的原因通常是车祸、运动损伤、糖尿病等代谢性疾病的副作用，甚至是战场。
解码和唤醒休眠中的信号，使机体再生自己的一部分，其实现是医学领域的变革性前沿。除了四肢，再生心肌梗死后的心脏组织或中风后的脑组织可以延长寿命，并显著提高生命质量。要将这一治疗方法应用于人类还为时尚早，并且我们目前只知道它在伤后即刻使用才有效。但发现和阐明允许细胞再生的信号意味着，患者或许能早日得到治疗，而不必等待科学家完全弄清构建器官的错综复杂的过程。
使一个人重归完整并不仅仅意味着替换他们的肢体，还意味着恢复他们的触觉和发挥功能的能力。再生医学的新方法正开始探索这是如何实现的。
撰文：Michael Levin（塔夫茨大学，生物学教授）；David Kaplan（塔夫茨大学，生物医学工程学教授）；Nirosha Murugan（阿尔格玛大学，生物学助理教授）。
翻译：庄嘉婧
审校：安君
引进来源：theconversation
本文来自：中国数字科技馆
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