看過機械公敵（I, Robot）電影的人應該對威爾史密斯扮演的警探印象深刻。那位警探的左手臂在事故中喪失了，後來是植入了更厲害的人工手臂，也就成了改造人。這電影是描述2035年的事，以後真的會發生嗎？

臺灣大學生物科技研究所教授兼所長、臺大醫學院內科教授、臺大醫院內科部主治醫師李宣書在全民健康基金會《好健康》雜誌發表的「人類肢體斷了，有可能再生嗎？」文章中這樣描述：

當年幹細胞與再生醫學的研究剛開始興盛起來的時候，我問了一個小學五年級的小孩：「如果你可以製造器官，最想製造什麼？」
他給了我一個完全意料不到的答案：「我想要製造一對翅膀！」
人類的夢想真是何其偉大，而這也是促進人類偉大發明的動力。
人類不是早就為了能夠飛翔而創造了飛機嗎？
製造原來沒有的翅膀當然不容易，但是我們自己原有的肢體如果斷了，有可能再生回來嗎？

李醫師文中指出，人類肢體受傷後，傷口只是結疤，無法再生。但是蠑螈不但不結疤，還會完整的再生出來失掉的部分。世上約有五百多種蠑螈（salamander），牠們是兩棲類的脊椎動物。1768年有一位義大利教士發現一種叫做newt的蠑螈，手、腳和尾巴截斷後可以一次再一次的重複再生。牠們的手、腳其實跟我們很類似，由骨骼、肌肉、神經、血管、結締組織、皮膚等所構成。這現象引起了許多生物學家的好奇與投入研究，科學家心中共同的好奇點是：「為什麼牠們能，而我們人類不能？」且希望透過研究牠們的再生奧秘之後，讓人類能夠獲得再生的能力。

其實蠑螈不只肢體和尾巴斷了後可以再生，連它們的下巴、水晶體、心臟、腸子、甚至脊髓，切掉部分後也可以再生。但是研究最多的還是在肢體再生方面。最常用來研究再生的蠑螈有兩種，除了newt外，就是墨西哥鈍口蠑螈（axolotl，俗稱六角恐龍）了。

蠑螈肢體切除後的再生，除了「能夠」之外，還要「精準」。也就是這種再生遵循三個原則：第一，從哪裡斷，就從哪裡長，也就是每個部位都具有該部位的訊號（positional information）；第二，往遠身端生長（rule of distal transformation）；第三，準確的遵照肢體環狀180°面向（circumference）成型。目前對這些精準再生的調控機制所知仍然不多，粗淺的研究說明這些訊息可能藏在結締組織細胞裡，譬如某種細胞表面分子（PROD1）的密度由近身端（proximal）到遠身端（distal）逐漸降低；也有研究說明細胞外間質（extracellular matrix，例如heparan sulfate）扮演重要的角色。這些精準再生的秘密如果不解開，運用到人類再生的話，不就很容易產生畸型嗎？

蠑螈肢體再生的過程

多年來的研究勾勒出蠑螈肢體再生的過程。截肢後跟我們哺乳動物一樣先有血塊凝集，然後比我們進行更快的傷口附近的表皮細胞爬行、覆蓋傷口，成為傷口表皮（wound epidermis）。再來截斷後的神經末端釋出某些因子，讓傷口表皮轉為更多層細胞的尖端表皮冠（apical epidermal cap）。傷口表皮和尖端表皮冠為了控制中心，釋放出多種生長因子，例如各種纖維母細胞生長因子（fibroblast growth factors），促成表皮下的各種細胞進行去分化（dedifferentiation）或游離出組織幹細胞，聚集成一團幹細胞，這個特別的組織叫做芽基（blastema）。芽基很類似胚胎發育時要長出肢體處的肢芽（limb bud），經由這些細胞的繁殖（proliferation）、移行（migration）、再分化（redifferentiation），長出了肢體的雛型後，再繼續延長成正確的長度及粗細。

芽基裡面的細胞看起來好像都一樣，但是現在知道它們是分別來自不同的細胞，而且這些細胞「從哪裡來，將來就到哪裡去」，也就是說從皮膚來的，將來成為皮膚細胞；肌肉來的將來到肌肉；骨頭來的到骨頭；也就是說這些再生的細胞是受血緣限制的（lineage restricted）。

最近德國的科學家利用小鼠實驗常用到的多螢光顏色的彩虹標定匣（rainbow cassettes）生產基因轉殖蠑螈來標定各種肢體細胞，利用血緣追蹤法（lineage tracing）在再生的時候將可以了解這些芽基細胞的來源、移動及組成，甚至把這些細胞以流式細胞儀（flow cytometry）分離出來研究。這項發展將來必定會對再生科學帶來突破性的進展，因為芽基細胞的繁殖、移行、相關位置互動、模式形成（pattern formation）就主宰著整個再生的過程。

哺乳動物的趾尖再生（digit tip regeneration）

其實哺乳動物，包括人類，如果在含有指甲的趾尖部位截斷了，也有可能自己完整的再生回來，尤其是小孩時期。但離開了指甲部位，就無法再生了，顯然再生能力遠遜於蠑螈。最近紐約大學的科學家研究發現，如果把指甲下面的指甲幹細胞（nail stem cells）的 Wnt訊息關掉，不但指甲沒有辦法再長，而且趾尖再生的能力也喪失了，顯示了Wnt訊息對於趾尖再生的重要性。但是也有科學家質疑，毛囊幹細胞也有這種Wnt訊息，為何在高於指甲的肢體（含有毛囊）截斷卻不能再生？另外也有加拿大的科學家發現，神經外鞘的史旺細胞（Schwann cells）在截斷趾尖後進行去分化後會釋出生長因子來造成趾尖再生。

演化後為何再生能力退化或喪失？

水螅、渦蟲等無脊椎動物有非常強的再生能力，到脊椎動物的蠑螈都還有不錯的再生能力，為何演化到更高等的哺乳動物，卻喪失了這麼好的再生能力？其實這個大哉問至今仍不明白，只有一些邏輯推演的論述與假說。

詳細內容請見：人類肢體斷了，有可能再生嗎？

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