当许多生物体发生损伤时会触发全身反应，可能有助于愈合和再生； 这在小鼠、蝾螈、斑马鱼和涡虫中都可以看到。 在涡虫中，研究人员发现，ERK 信号通路沿着其体壁肌肉细胞以比之前认为的更快的速度传播，对于再生至关重要，这意味着协调的全身再生决策过程，这也为癌症的发展提供了见解 ：就像未愈合的伤口。
在某些生物体中，身体某一部位的损伤可以触发另一部位的愈合。 最近的研究结果表明，这种全身反应不是副作用：而是主要特征。
一只腿受伤的小鼠另一条腿的干细胞会“觉醒”，就好像这些细胞正在准备治愈损伤一样。 类似的情况也发生在蝾螈身上，它们是肢体再生的大师。 斑马鱼的心脏损伤会引发肾脏和大脑等远处器官的某些变化。
“在许多不同的生物体中，你可以看到整个身体对伤害的反应。 但这些反应是否真的有任何作用尚不清楚，”斯坦福大学生物工程助理教授王博说，“所以这就是我们关注的重点。”
在《细胞》杂志上发表的一篇新论文中，王和他的同事发现，这种全身协调是涡虫伤口愈合和随后的组织再生的关键部分。 了解什么会开启和关闭再生，以及它是如何协调的，也可以为癌症研究提供信息，癌症通常被认为是永远无法愈合的伤口。
涡虫是半英寸长的扁虫，具有超能力：它们几乎可以在任何情况下再生。 将一只涡虫切成四块，几天后你就会得到四只新的扁虫。 与老鼠、斑马鱼和蝾螈一样，涡虫身体某一部位的伤口似乎会引发更远处组织的反应。
王想了解这些反应是如何协调的。 一种可能的机制是细胞外信号相关激酶（ERK）途径。 细胞使用 ERK 通路相互通信，并以某种波的形式发送信号。 如果组织受伤，最近的细胞会将该信息“传递”给邻近的细胞，然后邻近的细胞再告诉邻居。 这种波以一种电话游戏的方式在整个有机体中传播。
现在只有一个问题：过去的研究表明 ERK 波移动得太慢，没有任何用处。 “如果我以每小时 10 微米的速度传播信号，则可能需要几天的时间才能穿过一毫米，”王说。 以这样的速度，信号从蠕虫的一个区域传递到另一个区域以帮助伤口愈合和再生就太慢了。
了解是什么开启和关闭再生可能会导致医学治疗和干预措施的进步，包括与癌症相关的影响。 图片来源：王实验室/斯坦福大学工程学院
这对人类来说可能不是问题。 我们的循环系统可能会让信号快速传播到我们的全身。 但涡虫没有循环系统来加速这一过程。
因此，王和他的同事开始追踪 ERK 波从动物一端传播到另一端的过程。 他们发现信号的传播速度比以前快了 100 多倍。 ERK 波不是沿着超长的体壁肌肉细胞传播，而是沿着超长的体壁肌肉细胞传播。 这些细胞充当“高速公路”，加速信号从身体的一端传递到另一端。 不是几天，而是几个小时。
信号速度足够快，足以帮助治疗，但他们仍然不知道是否涉及到整个身体。
为了找到答案，王实验室的研究生范宇航砍下了涡虫的头。通常情况下，涡虫的头在斩首后会很快从剩余的身体中重新长出来。 但范阻止了 ERK 信号传播到生物体的后半部分，以测试 ERK 波是否负责协调远距离愈合反应。当 ERK 信号被阻断时，头部不仅愈合速度变慢：它根本就不会再生。
接下来，范想知道是否有可能“拯救”再生过程，并通过去除涡虫的尾巴来测试这一点，这会提醒尾部组织有损伤。 尾巴又长出来了，令人惊讶的是，头也长回来了。
“真正有趣的是我们可以调整两次截肢之间的时间延迟，”王说。 如果你在最初受伤后几个小时内切断涡虫的尾巴，就可以重新启动受阻的愈合过程。 但如果等待太久，两者都不会再生。
“这意味着有一个机体中的系统投票说，‘好吧，现在我们应该种植一些东西’，每个人都必须同意，”王说。 即使是距离最远的细胞也有投票权。
许多动物——如涡虫、海星和蝾螈——表现出远远超出人类的治愈和再生能力。 了解为什么我们缺乏这种能力可能会导致医学治疗和干预措施的进步，包括与癌症相关的影响。
“我们都不希望组织一直处于受伤状态。 这可能会导致癌症，”王解释道。 他的研究表明，即使在这些具有惊人再生能力的蠕虫中，大多数时候，再生能力也是“关闭”的，直到整个身体同意是时候“开启”了。
此外，当王和他的同事追踪涡虫体内传播的 ERK 波时，他们注意到数百个基因被打开和关闭。 尽管人类与涡虫的亲缘关系非常远，但我们拥有许多相同的基因。
“这为我们提供了追踪这些基因的入口，它可以让我们弄清楚动物如何再生，同时控制不受控制的癌症生长的风险。”