香港大学发现第四型胶原蛋白新功能，将来人类组织或许可以再生

香港讯    香港大学李嘉诚医学院一项最新研究确定了第四型胶原蛋白──一种细胞外基质蛋白（ECM）──在具有再生能力的扁虫（涡虫）里有调控多功能干细胞的作用。第四型胶原蛋白在涡虫中是调控干细胞如何分裂或演变的重要一环，也是涡虫能再生组织的关键。是次研究成果有助加深我们对人类组织再生潜能的理解。相关研究成果已在《美国国家科学院院刊》发表。

【涡虫和干细胞的“家”】

涡虫的成虫在成长过程中能保存大量（约三成）的高效干细胞，如有任何组织缺失，甚至断头后，也能再生组织，让大脑重生。涡虫为何能保存大量高效干细胞，至今仍是未解的谜团；但过去一个多世纪以来，生物学家为此着迷不已。

所有干细胞都有一个由不同类型的细胞外基质蛋白（包括胶原蛋白）组成、被称为“生态位”的“家”。这个“家”会发出不同的信号，指示干细胞运作。细胞外基质蛋白是构建干细胞周遭环境的基础──其中第四型胶原蛋白是非常原始的细胞外基质成分，存在于上皮组织之间的基底膜，哺乳类动物在演化过程中亦保存了相似的结构或序列。

港大医学院生物医学学院的研究团队在此次研究中发现，第四型胶原蛋白作为涡虫干细胞生态位的关键组成部分，如何参与调控利用干细胞的方式，使缺失组织重生的机制。因为细胞外基质是构建干细胞周遭环境的基础，第四型胶原蛋白就是基质其中一种成分。这项研究为定义高效干细胞的“家”迈出了重要的一步。

【研究详情】

该项研究发现，移除涡虫体内的第四型胶原蛋白将能导致干细胞加速分裂，但分裂出来的细胞却失去成为其他组织类型细胞的能力，以致组织破裂而非再生。研究团队进一步带出第四型胶原蛋白与一个分子途径的关联，该分子途径涉及由神经元产生的生长因子Nrg-7，而Nrg-7会刺激干细胞增殖，在移除第四型胶原蛋白后效果更会加强。然而，这些增殖出来的干细胞始终无法变成其他类型的细胞，以修护或保留涡虫的组织。

尽管人类的组织和器官在日常损耗或轻度损伤后，可以通过成体的干细胞来修复，但是人类在严重损伤的情况下，却无法自我修复或再生。要展开这自我修复或再生过程，将需要在合适的环境下使用更高效的干细胞。然而，目前我们对于人类组织和器官再生的认知仍然有限，透过了解涡虫如何利用第四型胶原蛋白，例如涡虫的成虫能保留三成干细胞这种哺乳类动物无法达成的事，将有助我们解构在人类实践组织再生的奥秘。

领导是项研究的港大医学院助理院长（研究生课程）、生物医学学院教授、郑兆如郑杏如基金教授（干细胞生物学及再生医学）陈振胜教授表示：“能在刀下不朽的生物深深吸引作为科学家的我，令我更震惊的是涡虫被切成几份后仍能生存，甚至保存很多干细胞，并再生成另一条涡虫的能力，启发了我们的研究──涡虫成虫在含细胞外基质蛋白的环境下仍能保存很多干细胞，这一步非常重要，为人类重建缺失组织带来希望。身为骨骼生物学家，我期望有一天可以看到人类重新长出失去了的身体部分。”

发掘人类再生缺失组织的潜力，是一个引人入胜的梦想，透过了解如涡虫等生物怎样重生其缺失的组织，将有助推动在哺乳类动物身上进行相关研究。日后有关再生动物如涡虫身上的细胞外基质蛋白的研究，将加深我们对这方面的认识，并以此为基础，尝试为人类干细胞建造生态位。其中一项长远目标是于建造能储存大量人类干细胞的人造生态位，以应用于受损部位，协助缺失组织再生。

【研究团队】

本研究是由港大医学院助理院长（研究生课程）、生物医学学院教授、郑兆如郑杏如基金教授（干细胞生物学及再生医学）陈振胜教授的研究团队完成，其他研究人员包括前副研究员陈承峰博士及博士后研究员马家欣博士。第二通讯作者为多伦多大学分子遗传学系、多伦多病童医院发育及干细胞生物课程及加拿大安大略癌症研究所的Bret J. Pearson博士。

【鸣谢】

该研究得到郑兆如郑杏如基金（干细胞生物学及再生医学）及加拿大安大略癌症研究所拨款IA-026的资助。（《中国基建报》记者  闵新宇 报道）