新研究結果表明，人類醫學中的再生方式的視角發生了變化。Ken Muneoka有着撼動再生領域的歷史；如在2019年發表在《自然》上的一篇突破性文章中，這位德克薩斯A&M大學獸醫和生物醫學科學學院(CVMBS)的教授首次證明了哺乳動物關節再生的可能性。
他的團隊已經在進一步質疑長期以來對這一主題的基礎科學所持有的觀念，這次則是關於哺乳動物如何可能再生身體的受損部分。
只有一些器官如肝臟和某些組織如表皮、皮膚的頂層可以在人類中自然再生。
其他物種–最明顯的是蠑螈–有能力再生複雜的部分，包括骨骼、關節乃至整個肢體。因此，200多年來，研究人員一直在研究這些動物並試圖了解肢體再生背後的過程，希望有一天能將這些原則轉化為觸發人類更全面的再生能力。
由於這項研究，現在人們普遍認為，神經的存在是肢體再生中最重要的一個因素。
根據Muneoka最近的兩項研究，儘管這對蠑螈和其他物種來說可能是真的，但對哺乳動物來說並不是這樣。第一項研究於2021年在《Journal of Bone and Mineral Research》上發表，其證明了哺乳動物需要機械負荷或對受影響的位置施加力量的能力。第二項研究，最近發表在《Developmental Biology》上，證明再生並不因缺乏神經而受到阻礙。
這些發現加在一起對人類醫學中的再生方式的思考出現了巨大的轉變。
Muneoka說道：“這兩項研究顯示了兩個世紀以來的教條，即你需要神經來進行再生。在哺乳動物中取代它的是，你需要機械負荷而不是神經。”
機械載荷的重要性
科學家們長期以來一直認為，為了誘發哺乳動物的再生，受影響的區域必須存在兩種東西。首先是生長因子，這是能刺激細胞重新生長和重建身體部分的分子。
在自然再生中，這些生長因子是由身體產生的，它們因物種和再生區域而異。對於人類誘導的再生，這些生長因子必須被引入到該區域。
第二個被認為是必要的因素是神經。這種信念的前提是以前許多人類誘導的哺乳動物再生研究的區域通常是指尖，如若沒有神經整個肢體也不再能使用。
這些研究會有預測的結果–當引入生長因子時再生沒有發生，從而得出結論，像其他物種一樣，神經是再生的一個要求。
然而機械負荷方面卻被忽略了。
Muneoka和同事們在他們的研究中決定退一步並問了一個問題–“真的是神經，還是缺乏機械負荷也是方程式的一部分？”
Connor Dolan是兩項新研究的論文第一作者，他想出了一種方法來測試哺乳動物的去神經要求，這種方法受到宇航員的啟發。
據悉，這種技術被稱為後肢懸吊，幾十年來一直被NASA和其他科學家用來測試哺乳動物對零重力環境的反應。在大型動物腿部的醫療過程中也使用了類似的過程以防止動物將重量放在受影響的肢體上。
“Dolan發現，當肢體被懸空時，儘管它們仍有很多神經，可以四處移動，但它們實際上不能對肢體施加壓力，所以指尖不會再生，”Muneoka說道，“它只是完全抑制了再生。”
然而一旦機械負荷恢復，再生就得到了拯救。
“在暫停期間絕對不會發生任何事情，”Muneoka說道，“但一旦負載返回將會有幾個星期的延遲，但隨後它們將開始再生。”
這第一步證明，即使可能需要神經，但機械負載是再生的一個關鍵組成部分。
在研究的基礎上，Dolan的第二篇文章表明，如果一隻小鼠的一個手指沒有神經，但其他手指有神經，那麼它仍在對失去功能的手指施加力量，該手指仍會再生，這表明神經是不需要的。
“他發現，它們的再生速度有點慢，但它們的再生完全正常，”Muneoka說道。
研究的影響
不過Muneoka很快指出，他們的研究並不是說以前的研究是錯誤的，只是說它並不直接適用於人類。
Muneoka說道：“在蠑螈身上已經有許多研究證明，當你移除神經時它們不會再生。研究人員也已經能把他們知道的由神經產生的生長因子放入細胞中並拯救再生。因此，蠑螈可能確實需要神經來再生，但如果我們要在人類中再生肢體，它將會更像在小鼠中發生的情況。”
自從20多年前首次開始研究再生問題以來，Muneoka的一些想法已經對普遍接受的再生理論進行了反擊。他表示，讓這兩篇論文發表幾乎花了三年時間，因為他們最初試圖將它們一起提交。
未來的路
哺乳動物的再生不需要神經，這似乎是一個學術問題。畢竟如果一個人因為沒有神經而無法感覺到它或控制它，那麼再生肢體的意義何在？在這個意義上，神經仍將是難題的一個重要部分。
從Muneoka的角度來看，這種轉變是，與其認為神經是再生的要求，不如認為神經是需要再生的一部分。
CVMBS的獸醫生理學和藥理學系(VTPP)主任Larry Suva指出，問題是以前甚至沒有人考慮到負荷方面。“想想一個爆炸傷，一個士兵留下了一個殘肢。在這篇論文出來之前，沒有人甚至在考慮機械影響的要求。你讓人們看到，一個變性的動物不會再生，他們認為這是因為神經被切斷了，但沒有人研究機械負荷方面。”
正如Suva所指的那樣，科學充滿了人們尋找光線最好的地方。
“我是研究骨頭的，所以當我看到一個問題時，我看的是骨頭問題。研究神經的人，他們看的都是神經。因此，像Muneoka醫生這樣的人非常罕見，他們會退一步，採取更全面的觀點。這就是他給這個想法，給這個200年的數據帶來的東西。我們現在必須通過不同的視角來看待再生，因為現在我們知道機械的影響是極其重要的，”Suva說道。
專註於神經的研究結果之一是，科學家們已經能重新創建神經產生的生長因子，這使得研究人員能在蠑螈身上開始再生，即使神經不存在。Suva指出，有了這些新發現，科學家們現在將知道，如果他們想在哺乳動物中開始再生那麼他們必須在機械負荷方面做同樣的事情。這是因為細胞在機械負荷下的反應是不同的，不知何故，這種負荷在細胞內被轉化為生物化學。
Muneoka說道：“有少數實驗室在研究機械負荷對細胞的影響的生物化學基礎。如果我們能理解這種生化信號，那麼也許機械負荷的物理力量可以被某種雞尾酒式的分子所取代，在細胞中產生相同的信號。”
通往人類完全再生的道路的終點可能在未來仍很遙遠，但Suva指出，這種思維的根本轉變是這條道路上的一個重要標誌。“人類肢體的再生可能仍是科幻小說，但我們知道一些相關的事實，現在我們知道你必須有這種機械負荷和生長因子。這改變了未來的科學家和工程師要解決這個問題的方式。在使整個人類肢體再生成為可能之仍有許多複雜的問題需要解決，但Muneoka博士的發現是確保我們解決正確問題的重要下一步。”