サンショウウオから足を切り取ると、成長します。しかし、人間はそのトリックを管理することができません。その理由は単純なものにはほど遠く、ある程度の謎はまだ残っています。
「私たちは実際に非常によく再生します。たとえば、表皮です」と、カリフォルニア大学アーバイン校の発生および細胞生物学の教授であるデビッドガーディナーは、皮膚の最上層に言及して、Live Scienceに語りました。 「私たちの腸のライニングでは、ビットやピースを再生成できますが、これらのより複雑な構造は再生成しません。」
ガードナーは何十年もサンショウウオの再生を研究しており、超大国の根底にあるメカニズムを模索しています。人間の再生はまだ将来の可能性が高いが、それほど遠くないわけではない-彼の現在の大学院生またはポスドク研究者の一人がそれを破る可能性があり、手足の再生は医療ツールキットの一部になるだろう。
理論的には、人間の手足の再成長が可能であるべきだからです。たとえば皮膚では、切り口が深くない場合、皮膚細胞を再生する治癒プロセスのために瘢痕はありません。指の爪の下の細胞がまだ無傷である場合、人間が指の先端を再生することも可能です。たとえば、ネジやギプスを使って駒を再結合すると、骨は一緒に編成されます。人間の肝臓も成長して空間を満たし、損傷した構造の一部を再構築します。
四肢全体を成長させる
しかし、（サンショウウオがやるような）四肢の再生は、単に組織を置き換えるだけではありません。手足が再生するには、骨、筋肉、血管、神経が必要です。成熟した幹細胞、ある種の未分化細胞で、筋肉を再生しますが、活性化しないようです。 「血管や神経さえも再生することができる」とガーディナー氏は言う。 「しかし、腕全体はできません。」
モントリオール大学の脊椎動物の組織再生研究室の責任者であるステファンロイは、サンショウウオが行うのと同じ意味で皮膚、肝臓、骨は再生しないと述べました。
「人間は皮膚の表層（実際にはホメオスタシスと呼ばれる継続的なプロセス）のみを置き換えることができる」と彼は電子メールで述べた。 「家の中のほこりのほとんどは、私たちが失った死んだ皮膚細胞です。」
「肝臓はサンショウウオの手足の再生とはかなり異なります」とロイは言った。 「肝臓の再生は本当に代償性過形成です。つまり、残されたものは、失われたものを補うためにサイズが大きくなります。」そのため、そこにある肝臓組織は大きく成長しますが、肝臓全体が失われると、再生できません。
「失われたものが再成長することはないので、サンショウウオの手足とは対照的に、肝臓を再度切断することはできません。
人間は再生する能力を持っています
しかしガードナー氏は、人間は子宮内の臓器系全体を構築していると語った。ほんの一部の遺伝情報から、人間の胚は9か月で完全な人間に成長します。だから、物事を再生する能力には限界があり、それは進化論的に理にかなっている-人間は癒すことができなければならない、と彼は言った。
その上、人間とサラマンダーの根本的な遺伝機構はそれほど違いはありませんが、私たちの最後の共通の祖先は、約3億6000万年前のデボン紀に分岐しました。 「再生のための特別な遺伝子はない」とガーディナーは言った。 「それらが通過するこれらのステップがあり、それらのステップの少なくとも1つは人間では機能しません。」
手足を再生するには、細胞がどこにあるかを知る必要があります。指で手足の先端にいるのですか、それとも肘の関節にあるのですか？ -そして、彼らは正しい順序で正しい構造を構築する必要があります。サラマンダーには、人間では「オフにされる」特定の遺伝子があるとガーディナー氏は語った。おそらく、これらの遺伝子は再生を可能にするか、少なくともプロセスの制御を助けます。人間の進化の過去において、サンショウウオのようにそれらの遺伝子を発現することに対して選択された何か。それが何であったか誰も知らない、と彼は言った。
2013年に、モナッシュ大学のオーストラリアの科学者、ジェームズゴッドウィンは、その謎の一部を解決した可能性があります。彼は、マクロファージと呼ばれる細胞がサンショウウオの瘢痕組織の蓄積を防ぐように見えることを発見しました。マクロファージは、ヒトを含む他の動物に存在し、免疫系の一部です。それらの機能は、感染を停止し、炎症を引き起こすことです。これは、身体の他の部分に修復が必要であることを示す信号です。マクロファージを欠くサンショウウオは手足の再生に失敗し、代わりに瘢痕を形成しました。
ガードナー氏は、ゴッドウィンの研究は手足の再生を理解するための第一歩だと語った。通常、サンショウウオは瘢痕組織をまったく発達させません。人間が筋肉を引き裂いたり、深く切ったりすると、結合組織が損傷し、瘢痕組織が形成されます。この瘢痕組織は、元のものと同じ機能を提供しません。
「私がサンショウウオを傷つけることができたら、それは本当に何かになるだろう」とガードナー氏は語った。それは、人間が手足や臓器を再生できなくするメカニズムに光を当てるからだ。したがって、マクロファージはストーリーの一部である可能性がありますが、すべてではありません。
ネオトニーと四肢再生
「若さを保つ」能力は、四肢再生の謎に新たな洞察を加えるかもしれません。 axolotlsと呼ばれるメキシコのサンショウウオ、または アンビストマ メキシコはネオテニックです。つまり、幼年期の特徴を成人期まで保持します。他のサンショウウオの種がそうではないのに対して、軸索は鰓が成熟しても維持するのはこのためです。
人間にもネオテニーがあります。そのため、大人は他の霊長類の場合よりも私たちの赤ちゃんのように見えます。また、チンパンジーよりも成熟に時間がかかるのはなぜですか。おそらくネオテニーと再生との関連性があります。ガーディナーは、若い人は年上の人よりも治りが良いように見えると述べています。
さらに、ハーバード大学医学部の研究者は、未成熟な動物（および人間）でアクティブであるが成熟するとシャットダウンするLin28aと呼ばれる遺伝子が、マウスが組織を再生することを可能にすることに関与していることを発見しました-または少なくとも彼らのつま先と耳。動物が生後5週間を超えると、Lin28a機能が刺激されても、それらの部分を再生することができませんでした。 Lin28aは、動物の新陳代謝の制御システムの一部です。刺激されると、動物がより若いかのように、より多くのエネルギーを生成することができます。
しかし、接続の正確な性質はまだ理解されていません。すべてのサンショウウオが手足を再生できるのに対して、軸索小体だけがネオテニックであるとロイは述べた。
サンショウウオ、特に軸索は、幹細胞を動員して手足の再成長を開始できます。また、創傷部位に反応する細胞の種類も、手足が再び成長できるかどうかに関係しているようです。ガードナーは、傷の部位の神経細胞の成長を刺激することにより、サンショウウオに余分な手足を成長させることができました。
「それは強い免疫反応、またはいくつかの成長因子の特定の放出、または両方の組み合わせに関係している可能性があります。それは部分的に生物物理学の問題である可能性があります：サラマンダーの手足は人間よりもはるかに小さいですが、カエルはそれらを再生できません手足なので、それは単にサイズの問題ではないかもしれません」とロイは言った。
この謎は1つのままです-少なくとも今のところ。
Live Scienceに関するオリジナルの記事。
