海星斷掉肢體可以再生;渦蟲能從半截變成兩隻,大自然界能夠再生部分肢體的動物並不算稀有,但是你知道嗎?甚至眼睛這種複雜的器官也可以再生!

今年8月,一份發表在《Nature Communications》的研究《A genetically tractable non-vertebrate system to study complete camera-type eye regeneration》指出,福壽螺身上具有解頗學與基因上與人類都非常相似的眼睛,並且福壽螺的眼睛可以再生——這意味著未來有望研究出幫助人類恢復視力損傷的療法。
人類的眼睛:精密結構的「相機型」眼睛
所謂的相機型眼睛,指的就是如相機一般縝密的結構形成的眼睛,從外到內分別由角膜(鏡頭)、瞳孔和水晶體(暗箱)、視網膜(感光元件)、視神經和腦(訊號處理器)所構成,甚至且具有動態對焦與色彩感測這些相機無法比擬的超強功能。
害蟲到模式生物:金蘋果螺(福壽螺)
十幾年前的台灣,水溝附近或河邊都出現一串串鮮紅色的東西附著,那就是福壽螺的卵。福壽螺的正式名稱為金蘋果螺(Pomacea canaliculata),為蘋果螺科腹足綱軟體動物,原產於南美洲亞馬遜河流域,由於其生長繁殖速度極快而在很多地區都被視為有害入侵物種。然而,這樣快速繁殖的特性卻讓他們成為了很好的模式物種,可在人工環境下順利完成完整生活史,再加上細胞核基因組(440Mb)與粒線體基因線均已完成定序、組裝與註解,使其成為科學研究中不可或缺的實驗室動物。
眼睛再生的步驟?
首研究人員觀察到,在截除福壽螺眼睛之後,第一步便是要等傷口癒合以避免再次感染與體液流失,通常這個過程需要24小時。接著,未分化的細胞會遷移到該傷口區域並進行增值,在十天內這些細胞開始分化,並逐漸形成水晶體與視網膜等結構。等到差不多15天,包含視神經在內的眼睛的主要結構的整體雛型就出現了,但仍需要經過數爭的成熟與增長。
在解剖學上他已經具備成像所需要的全部零件,然而,研究人員並無法斷言這些新的「眼睛」是只有相似而已,還是真的能看的到影像。
再生的基因
接著,研究人員利用CRISPR-Cas9編輯螺類基因組的方法,圖片特定基因,以理解基因組不同部份對於眼睛再生的影響。其中,先前已證實在人類與小鼠大腦與眼睛的發育扮演重要角色的pax6基因,對於福壽螺眼睛再生的影響極大,當兩份pax6基因都被關閉(shut down)時,福壽螺在生長過程中即不會長出眼睛。
這項研究確立了pax6在眼睛發育中不可或缺的地位,並獲得了霍華休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute)、發育生物學學會(Society for Developmental Biology)、美國解剖學會(American Association for Anatomy)以及聖嬰研究所的資助。未來正在朝pax6是否與眼睛再生這一過程相關進行研究。
福壽螺的眼睛再生能力,也許無法直接套用在人類身上,但如果能進一步理解控制眼睛再生的基因,我們或許真的有機會治療視力損傷,甚至讓眼睛重生。