涡虫奇特再生能力的关键所在
许多生物都具有特殊的能力，使它们在众多物种中独树一帜。例如，猎豹每小时能奔跑60英里；蚂蚁能举起自身体重100倍的物体；扁形涡虫可以再生出截肢部位。科学家们花了几十年的时间，来研究驱动这些惊人特技的机制，并希望他们能发现任何的秘密，为人类生物学带来新的观点，并带来新的方法改善健康和缓解疾病。
现在，来自美国斯托瓦斯医学研究所的研究人员，发现了一个关键的分子，可指导涡虫干细胞来复制自己。这个分子称为EGFR-3，是一连串信号的一部分，这些信号似乎控制着这些细胞分裂和分化的方式，以响应近致死辐射水平。这一结果发表在2016年8月11日的《Developmental Cell》杂志上，对于促进再生医学和发展更有效的癌症疗法，具有重要的意义。相关阅读：《PLOS Genetics》：涡虫头部再生相关基因；科学家成功让蠕虫长出新头:人类肢体再生有望；蜥蜴断尾再生的基因“秘方”。
这项研究的通讯作者、斯托瓦斯医学研究所和霍华德休斯医学研究所的Alejandro Sánchez Alvarado博士指出：“在这个信号级联中的所有基因，在从涡虫到人类之间都是保守的。类似的过程也可能发生在我们自己的细胞内，只是我们不知道而已。事实上，扰乱我们身体的任何事情——老化、损伤，甚至辣的食物，都可能影响我们干细胞的功能。如果我们更好的了解涡虫如何调节它们干细胞的种群动态，那么就可以为应对我们自己的疾病，提供线索。”
涡虫因其再生性能而享誉世界。从中间将其分裂成两半，会在其位置上出现两个相同的生物。从动物身体上切割约1/279的一个碎片，它会再生出一只完整的动物。这种能力来源于一组特殊的成人干细胞——称为成体未分化细胞（neoblasts），它们散布在这些淡水蠕虫的体内。几年前，研究人员通过使这些生物接受近致死剂量的辐射，测试了这些有再生能力的生物的极限。他们发现，即使只存在一个单一的未分化细胞，仍然足以再生出涡虫干细胞的全部群体。
在本研究中，Sánchez Alvarado想找到形成这些戏剧性种群动态的确切信号。他实验室的博士后Kai Lei，决定寻找与干细胞相关、因此在该过程中发挥作用的普通嫌疑因子——即EGF、FGF、胰岛素、VEGF、TGF-β、Wnt/β-catenin、Hedgehog和Notch信号通路。首先，Lei和他的同事们采用了一种先进的分子技术——被称为RNA干扰，来沉默可疑信号转导通路中的不同基因。接下来，他让涡虫暴露于一定剂量的辐射，该剂量会杀死大部分、但不是全部的成体未分化细胞。然后，他等待观察，每一个沉默的基因对“未分化细胞恢复、重新繁殖并恢复辐射动物生存的能力”有什么影响。
研究人员发现，egfr-3基因是未分化细胞增殖所必需的。这种基因编码的一种蛋白质——被称为表皮生长因子，位于细胞表面，已知可刺激另一种细胞类型的生长、增殖和分化。当他们采用荧光染色照亮成体未分化细胞上的EGFR-3蛋白来确认他们的研究结果时，他们偶然发现了一些奇怪的现象。在细胞顶端的蛋白质，就像研究人员预期的那样，不是被随机分布在整个表面，而是都聚集在一边，像一头任性的头发。
EGFR -3的不均匀分布表明，该蛋白可能参与了一种称为不对称细胞分裂的现象，它与对称细胞分裂一起，构成了细胞复制自我的两种方式。在不对称的细胞分裂中，母细胞分裂成两个有不同命运的子细胞——一种可能是成体未分化细胞，另一种可能是肌肉细胞或光感受器细胞。在对称的细胞分裂中，母细胞分裂成两个具有相同属性的子细胞。
Lei说：“尽管有研究早就提出，细胞不对称分裂存在于涡虫中，但是这项研究首次提供了其存在的直接分子证据。”他表明，当EGFR -3正常发挥作用时，已辐射的neoblasts有一半时间通过不对称细胞分裂而进行分裂，另一半的时间则是通过对称细胞分裂进行分裂。但当他沉默EGFR-3的时候，不对称分裂的细胞受损。
研究人员认为，这一特定的途径可能提供了一种质量控制，以确保通过辐射或其他损害而发生的基因组错误不会传播。事实上，当他们进一步分析这个途径时，Sánchez Alvarado和他的团队发现了DNA修复相关的几个基因。
Sánchez Alvarado说：“不对称的细胞分裂可能是除掉‘害群之马’的一种方式。虽然我们没有证据，但我们认为，这一信号通路有助于除掉携带缺陷的细胞，从而使它们有不同的命运，这样它们就不再制造更多的干细胞（成体未分化细胞）。”
