為何蠑螈能斷肢再生，人類斷手斷腳卻長不回來？專家告訴你「再生基因」的秘密

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。

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而陳振輝團隊轉化此技術，運用於觀察斑馬魚的「表皮細胞」於再生時的運作情況，並另名為 Skinbow ，經過多次嘗試，Skinbow 可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。

Skinbow：將紅、綠、藍(光的三原色)螢光蛋白標誌疊合之後，可以產生上百種不同顏色來標誌不同的表皮細胞，讓同個細胞在組織再生的過程中，能被長時間追蹤觀察。(圖/張語辰攝)

在 Skinbow 多顏色細胞標誌下，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，若想了解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「舊組織的細胞會往截斷面移動」？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份，然後才在原本的舊組織長出新的表皮細胞。

透過Skinbow看到斑馬魚被截斷的尾鰭上，「舊」組織的表皮細胞(以綠點為例)，會往截斷處移動、修補，而非立即從截斷處長出「新」細胞。(資料來源/陳振輝。圖說設計/王怡蓁、張語辰)

為何是斑馬魚？蠑螈不行嗎？

陳振輝表示，斑馬魚作為模式生物已經有二十多年的歷史，科學家主要利用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。

另一個主要的原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過程就要持續二十天，但蠑螈太大隻非常不容易辦到，因此容易麻醉方便長時間觀察也是考量因素之一。而生長週期也是關鍵，蠑螈的成長過程需要數年，斑馬魚只要三個月。

斑馬魚的體型小且扁平，麻醉後易於透過顯微鏡長時間觀察。(圖/張語辰攝)

在中研院細胞與個體生物學研究所地下室一樓，有著一間斑馬魚養殖場，一箱箱疊在一起的斑馬魚水族箱，不斷冒著泡泡，水族箱上頭仔細貼著說明標籤。

陳振輝指著尾鰭明顯少掉四分之一(黃圈處)的斑馬魚說：「這隻是尾鰭截斷之後，無法再生的魚。」(圖/張語辰攝)

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」，去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基因對於再生是重要的，而這樣尋找的過程平均要花上一年半到兩年的時間。」陳振輝說，充滿著耐心。

如何將斑馬魚的再生，應用到人類身上？

陳振輝認為，再生機制的研究要植基於這些「很會再生」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。

而基礎研究所得到的結果，可以進一步在老鼠模式上面驗證，例如利用斑馬魚的再生機制去調控實驗老鼠的再生能力。

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。

再生機制牽涉到兩個層面，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，而這會影響負責再生的基因表現。