巨型青蛙的生命周期（青蛙在短短18个月内再生具有功能神经的四肢）

我们的身体将我们与世界联系起来。当人们因疾病或外伤而失去部分身体时，他们往往会觉得自己失去了一部分自己，甚至会经历一种类似于失去亲人的悲痛。

他们的个人失落感是有道理的，因为不像蝾螈或像死侍这样刻薄的漫画人物，成人人体组织通常不会再生——肢体丧失是永久性的和不可逆转的。

或者是吗？

虽然假肢和仿生技术在替代失去的肢体方面取得了重大进展，但它们还不能恢复触觉、最大限度地减少幻痛的感觉或与自然肢体的能力相匹配。如果不重建肢体本身，一个人将无法感受到亲人的抚摸或阳光的温暖。

我们是再生和发育生物学和生物医学工程的研究人员。

我们最近在《科学进展》杂志上的研究表明，我们设计的仅 24 小时的治疗就足以让青蛙的四肢功能齐全且具有触感。

在非常早期的发育过程中，最终将成为四肢和器官的细胞使用一组化学、生物力学和电信号将自己排列成精确的解剖结构。

在考虑再生肢体的方法时，我们推断让细胞重复它们在早期发育过程中已经做过的事情会容易得多。因此，我们寻找方法来触发伤口部位细胞的“构建通常在这里的任何东西”信号。

然而，这样做的主要挑战之一是弄清楚如何创造一个鼓励身体再生而不是形成疤痕的环境。

虽然疤痕有助于保护受伤组织免受进一步损伤，但它们也会以阻止再生的方式改变细胞环境。

一些水生动物如蝾螈已经掌握了再生而不会形成疤痕。即使在人类早期发育中，羊膜囊也提供了一个可以促进再生机制的环境。

我们假设开发类似的环境可以在受伤时覆盖疤痕的形成，并让身体重新激活休眠的再生信号。

为了实现这个想法，我们开发了一种由丝水凝胶制成的可穿戴设备，作为一种通过阻断其他信号来创建一个用于再生的隔离室的方法，这些信号会引导身体产生疤痕或经历其他过程。然后，我们在设备中装入了五种参与正常动物发育和组织生长的药物的混合物。

我们选择使用非洲爪蛙来测试该装置，非洲爪蛙是一种常用于动物研究的物种，与人类一样，成年后不会再生四肢。

我们将设备连接到一只腿残端 24 小时。然后，我们移除了设备并观察了失去肢体的部位如何随时间变化。

在 18 个月的过程中，我们惊讶地发现青蛙能够再生它们的腿，包括具有显着神经、骨骼和血管再生的指状突起。

四肢也对轻微的压力有反应，这意味着它们恢复了触觉，并使青蛙恢复正常的游泳行为。

给予该装置但没有药物混合物的青蛙肢体再生有限，没有太多功能恢复。

没有用该装置或药物混合物治疗的青蛙没有重新长出四肢，留下对触摸不敏感且功能受损的残肢。

有趣的是，用该装置和药物混合物治疗的青蛙的四肢并没有完美地重建。例如，骨头有时会碎裂。然而，新肢体的不完整性告诉我们，其他关键分子信号可能缺失，治疗的许多方面仍然可以优化。

一旦我们识别出这些信号，将它们添加到药物治疗中可能会在未来完全逆转肢体丧失。

外伤是美国人死亡和残疾的主要原因之一。重伤导致的肢体丧失是导致终身残疾的最常见原因。

这些创伤性损伤通常是由车祸、运动损伤、糖尿病等代谢疾病的副作用甚至战场损伤引起的。

解码和唤醒休眠信号以使身体能够再生部分自身的可能性是医学科学的一个变革性前沿。

除了再生失去的肢体之外，在心脏病发作后再生心脏组织或在中风后再生脑组织可以延长寿命并显着提高其质量。我们的治疗远未准备好用于人类，我们只知道它在受伤后立即应用时有效。

但是，发现和理解允许细胞再生的信号意味着患者可能不必等待科学家真正了解复杂器官构建的所有复杂性，然后才能接受治疗。

让一个人再次完整意味着不仅仅是更换他们的肢体。这也意味着恢复他们的触觉和运作能力。再生医学的新方法现在开始确定如何实现这一点。

Michael Levin，塔夫茨大学生物学教授；塔夫茨大学生物医学工程教授David Kaplan和阿尔戈马大学生物学助理教授Nirosha Murugan。