環顧陳振輝實驗室中色彩繽紛的照片，彷彿藝廊展覽。照片中所採用的Skinbow多顏色細胞標誌技術，點子來自於陳振輝在美國杜克大學醫學院的細胞生物學實驗室中，看到同事維卡斯‧古普塔（Vikas Gupta）成功運用Brainbow 多顏色細胞標誌技術，觀察斑馬魚心臟的發育與再生過程。
Brainbow由吉恩‧李維特（Jean Livet）於2007年時建立，當初是為了觀察老鼠的大腦神經，其基本原理是利用基因重組的方式，隨機將紅綠藍三原色的螢光蛋白，在個別細胞表現不同的數量。如此一來便能產生上百種顏色，標誌每一顆細胞，並且觀察每顆細胞的運作狀態。
結合「大腦」的實驗及「彩虹」般的色彩表現，這個以多種顏色標誌細胞的技術，便稱為Brainbow。
陳振輝團隊轉化這項技術，運用在觀察斑馬魚的「表皮細胞」再生運作情況，並另名為Skinbow。經過多次嘗試，Skinbow能用來標誌斑馬魚成魚的尾鰭、鱗片、眼球，甚至整隻仔魚的表皮細胞。
透過Skinbow多顏色細胞標誌，便可以觀察斑馬魚的表皮細胞，在面對不同的傷害情況下，如何集體反應、合作、再生以恢復原來的組織構造。例如，截斷斑馬魚的尾鰭後，細胞的移動方式是「沿著截斷面長出新細胞」，或是「舊組織的細胞往截斷面移動」？透過Skinbow可以清楚看見，舊組織的表皮細胞會先移動到截斷面要增生的部分，然後才在原本的舊組織長出新的表皮細胞。
以斑馬魚作為模式生物
為何團隊會以斑馬魚來研究？而不選擇蠑螈？陳振輝表示，斑馬魚作為模式生物已經有20多年的歷史，過去科學家利用斑馬魚胚胎來研究脊椎動物的發育過程，累積了足夠的遺傳學基礎和研究方法。
另一個主因是斑馬魚在高倍顯微鏡下較易觀察。光是在顯微鏡下觀察尾鰭再生的研究過程就要持續20天，但蠑螈太大隻，要持續進行觀察較為困難，因此容易麻醉、方便長時間觀察是考量因素之一。生長週期也是另一關鍵，蠑螈的成長過程需要數年，而斑馬魚只要3個月。
我們將斑馬魚泡在誘發基因突變的藥水中，觀察哪隻斑馬魚在截斷尾鰭後變得「不會再生」，由此找出是哪個基因出問題，這可能就是觸發再生的關鍵。
「目前實驗室已經在突變魚身上，找到一些影響再生反應的基因，這樣尋找的過程平均要花上1年半到2年的時間。」陳振輝說，神情充滿著耐心。
斑馬魚的再生機制，可能應用到人類身上嗎？陳振輝認為，再生機制的研究植基於這些「再生能力突出」的「模式生物」，如果沒有利用這些生物，將很難建立複雜組織再生的模型。而基礎研究的結果，可以進一步在老鼠模式驗證，例如利用斑馬魚的再生機制去調控實驗老鼠的再生能力。
但為什麼人類具有跟斑馬魚一樣的再生基因，卻無法再生？這關乎基因調控的狀況。
再生機制牽涉到2個層面，第一是人類缺乏斑馬魚具有的特定再生基因；第二則是基因調控的狀況。例如，斑馬魚的基因A在受傷後會被活化，但人的基因A卻不會被活化，因此人類無法再生，這可能牽涉到基因的上游DNA序列的調控，影響負責再生的基因表現。
至於其他魚類是否也具有再生能力？陳振輝表示，許多硬骨魚類都有。生物的再生能力，對繁衍優勢沒有直接的影響，因此生物可以在漫長的演化過程中獲得或失去再生能力。例如並非所有的渦蟲及蠑螈都會再生，部分譜系的渦蟲及蠑螈在演化過程中，也失去了再生複雜組織的能力。
人類敬畏又渴望再生的能力，但在演化過程中，大自然選擇性地讓部分物種保留再生的特權。陳振輝播放著已看過無數次的蠑螈再生斷肢的影片，驚嘆地說：「再看幾次還是會覺得這些動物怎麼這麼神奇，讓人不斷地想了解為什麼牠們有這樣的能力？」
＊作者為中央研究院「研之有物」編輯群，曾出版《研之有物：穿越古今！中研院的25堂人文公開課》；本文選自團隊新作《研之有物：見微知著！中研院的21堂生命科學課》（時報出版）
