再生的秘密：蝾螈能断肢再生 斑马鱼尾鳍再生 为何人类无法再生？

一、透过“斑马鱼”画出“再生蓝图”

人类的肢干受伤断裂，伤口愈合后就形成断肢，无法再生。但若是截断斑马鱼尾鳍、用强光破坏视网膜、用细针搅烂一侧的大脑，甚至剪断脊椎这种极端方式，斑马鱼都可以完整再生这些复杂组织。

在脊椎再生的模式中，斑马鱼一开始会因缺乏神经连结而无法再游动，并躺在水缸底两个礼拜，但待神经重新连结、表皮愈合后，斑马鱼又再次成为一尾活龙、游来游去。

陈振辉团队试着想回答两个问题：再生如何发生？再生机制为何会发生？

再生机制，涵盖“表皮细胞、骨头细胞、神经细胞、血管细胞”等运作，就像盖一栋房子，需要不同材料、不同步骤进行。例如，残肢上的细胞要移动、增生、分化产生新组织，同时也要跟旧组织沟通、整合，来让新生的手臂具有正确的大小、形状和功能。

陈振辉透过 Skinbow 这种多颜色细胞标志技术，以不同颜色标记斑马鱼体内不同的细胞，观察再生过程中细胞如何移动、如何分工合作，藉以建立一个三维空间里，各式细胞如何互动、建构复杂组织的工程蓝图，并运用这个蓝图看看能否移转到其他生物上实现，也盖出名叫“再生”的房子。

经过 Skinbow 处理的斑马鱼鳞片，不同细胞被标记不同颜色，在显微镜下观察如同冰淇淋甜筒上的七彩糖珠。

二、Skinbow：研究再生的缤纷惊喜

环顾陈振辉实验室中色彩缤纷的照片，彷佛艺廊展览。照片中所采用的 Skinbow 多颜色细胞标志技术，点子来自于陈振辉在美国Duke大学医学院的细胞生物学实验室中，看到同事 Vikas Gupta 成功运用 Brainbow 多颜色细胞标志技术，观察斑马鱼心脏的发育与再生过程。

Brainbow 由 Joan Livet 于 2007 年时建立，当初是为了观察老鼠的大脑神经，其基本原理是利用基因重组的方式，随机将红绿蓝三原色的萤光蛋白在个别细胞表现不同的数量，如此一来便能产生上百种颜色，标志每一颗细胞，并且观察每颗细胞的运作状态。

结合“大脑”的实验及“彩虹”般的色彩表现，这个以多种颜色标志细胞的技术便称为 Brainbow。

而陈振辉团队转化此技术，运用于观察斑马鱼的“表皮细胞”于再生时的运作情况，并另名为 Skinbow ，经过多次尝试，Skinbow 可用来标志斑马鱼成鱼的尾鳍、鳞片、眼球、甚至整只仔鱼的表皮细胞。

Skinbow：将红、绿、蓝(光的三原色)萤光蛋白标志叠合之后，可以产生上百种不同颜色来标志不同的表皮细胞，让同个细胞在组织再生的过程中，能被长时间追踪观察。

在 Skinbow 多颜色细胞标志下，可以观察斑马鱼的表皮细胞，在面对不同的伤害情况下，如何集体反应、合作、再生，以恢复原来的组织构造。

例如，若想了解截断斑马鱼的尾鳍后，细胞的移动方式是“沿着截断面长出新细胞”，或是“旧组织的细胞会往截断面移动”？透过 Skinbow 可以清楚看见，旧组织的表皮细胞会先移动到截断面要增生的部份，然后才在原本的旧组织长出新的表皮细胞。

透过Skinbow看到斑马鱼被截断的尾鳍上，“旧”组织的表皮细胞(以绿点为例)，会往截断处移动、修补，而非立即从截断处长出“新”细胞。

三、为何是斑马鱼？蝾螈不行吗？

陈振辉表示，斑马鱼作为模式生物已经有二十多年的历史，科学家主要利用鱼胚胎来研究脊椎动物的发育过程，累积了足够的遗传学基础和研究方法。

另一个主要的原因是斑马鱼在高倍显微镜下较易观察，光是在显微镜下观察尾鳍再生的过程就要持续二十天，但蝾螈太大只非常不容易办到，因此容易麻醉方便长时间观察也是考量因素之一。而生长周期也是关键，蝾螈的成长过程需要数年，斑马鱼只要三个月。

在中研院细胞与个体生物学研究所地下室一楼，有着一间斑马鱼养殖场，一箱箱叠在一起的斑马鱼水族箱，不断冒着泡泡，水族箱上头仔细贴着说明标签。

陈振辉指着尾鳍明显少掉四分之一(黄圈处)的斑马鱼说：“这只是尾鳍截断之后，无法再生的鱼。”

他们将斑马鱼泡在诱发基因突变的药水中，观察哪只斑马鱼在截断尾鳍后变得“不会再生”，去找出是哪个基因出问题，这可能就是触发再生的关键。

“目前实验室已经在突变鱼身上找到一些基因对于再生是重要的，而这样寻找的过程平均要花上一年半到两年的时间。”陈振辉说，充满着耐心。

四、如何将斑马鱼的再生，应用到人类身上？

陈振辉认为，再生机制的研究要植基于这些“很会再生”的“模式生物”，如果没有利用这些生物，将很难建立复杂组织再生的模型。

而基础研究所得到的结果，可以进一步在老鼠模式上面验证，例如利用斑马鱼的再生机制去调控实验老鼠的再生能力。

为什么人类具有跟斑马鱼一样的再生基因，却无法再生？这关乎基因调控的状况。

再生机制牵涉到两个层面，第一是人类缺乏斑马鱼具有的特定再生基因；第二，则是基因调控的状况。

例如，斑马鱼的基因 A 在受伤后会被活化，但人的基因 A 却不会被活化，因此人类无法再生，这可能牵涉到基因的上游 DNA 序列的调控，而这会影响负责再生的基因表现。

至于其他鱼类是否也具有再生能力？陈振辉表示许多硬骨鱼类都具有。生物的再生能力，对繁衍没有直接影响，像人类无法进行断肢再生，却不影响其繁殖与其在地球的地位，因此再生能力在演化的过程可能会获得或失去。像是并非所有涡虫及蝾螈都会再生，部分谱系的涡虫及蝾螈在演化过程中，也失去了再生能力。

人类敬畏又渴望再生的能力，但在演化过程中，大自然选择性地让部分物种保留再生的特权。陈振辉播放着已看过无数次的蝾螈再生断肢的影片，惊叹地说：“再看几次还是会觉得这些动物怎么这么神奇，让人不断地想了解为什么它们可以这样呢？”返回搜狐，查看更多