如果蜥蜴失去了一條腿，它可以生長出一條新的。盡管人類和其他的哺乳動物沒有如此的幸運，但只要還有足夠的指（趾）甲，我們就可以再生出我們的指（趾）尖。科學家們大約在40年前第一次證實了這一點；而今天研究人員最終揭示出了指甲為指尖再生必要條件的原因。

來自紐約大學的干細胞生物學家Mayumi Ito領導研究人員利用小鼠開展研究，鑒別出了指甲根處下的一個干細胞群，并證實這些細胞可以協調修復部分切除的指頭。研究人員發現，指甲干細胞利用了一種對于胚胎四肢發育至關重要的信號通路，在組織再生過程中幫助了神經、新指甲以及骨細胞協調信號傳導，這些新認識可能有助于實現未來的干細胞治療。研究成果發表在6月12日的《自然》（Nature）雜志上。

西北大學發育生物學家Hans-Georg Simon（未參與該研究）說：“這是一項了不起的研究，它描述了促成哺乳動物再生的分子和細胞過程。”研究結果顯示，支配哺乳動物再生的分子程序與兩棲類動物中見到的相似——表明存在一種可為其他組織所利用的保守的再生程序。

不同于某些兩棲類動物能夠在成年時再生出完整的四肢，哺乳動物的再生能力有限。但小鼠和人類可以在有限程度上再生出指尖——這一現象表明，指尖和頭發及皮膚一樣，都是自我更新組織。Ito說：“對于指甲上皮細胞的調控機制我們所知甚少。我們只知道它們一直在生長，但卻不知道這是如何發生的。”

為了更深入仔細地觀察指甲生長和再生，Ito和第一作者Makoto Takeo利用遺傳標記確定了干細胞在小鼠指甲中的位置。不同于遠離小鼠指尖的的組織，這些細胞表達Wnt信號通路蛋白。眾所周知，在胚胎發育過程中Wnt信號通路對于指（趾）甲和四肢的生長至關重要。在成體小鼠中，條件性敲除ß-catenin（Wnt下游的一個轉錄因子）可以阻止指甲分化。

研究結果表明，在切除這些嚙齒動物的指尖后，只有還存在某些指甲干細胞時指尖才會再生，這表明這些指甲干細胞作為一個“信號傳導中心”，協調了骨組織和指甲組織的再生反應。敲除ß-catenin則阻斷再生，表明Wnt信號通路對于指甲干細胞的作用至關重要。

指甲干細胞缺失ß-catenin還阻止了神經朝著損傷部位生長，這一過程已知對于兩棲類動物成功再生四肢至關重要。這些神經可以促使小鼠指甲上皮分泌成纖維細胞生長因子FGF，這一蛋白在指頭再生過程中促進了骨形成細胞分化和增殖。沒有來自這些指甲干細胞的信號，指甲和骨組織之間就不會發生互作。

然而，研究人員發現，當他們切除干細胞位點之外的小鼠指頭時，盡管激活ß-catenin信號，骨形成細胞被誘導，指頭仍然無法再生，這表明指甲干細胞還分泌了其他的因子，刺激了再生過程。

東北大學再生生物學家James Monaghan （未參與該研究）說：“這項研究工作確實地闡明了哺乳動物并未完全喪失再生能力，只是適當的發育信號沒有被開啟。它第一次證實，哺乳動物指頭再生與兩棲類動物四肢再生非常地相似。”

雖然這項研究工作提供了關于哺乳動物再生的一些認識，“現在說是否有可能在其他的位點再生出切斷的肢體，仍然為時太早，”德國Dresden再生治療中心再生生物學家Elly Tanaka（未參與該研究）說。

鑒別出這些指甲干細胞釋放調控再生的其他重要分子，將是重要的第一步。Ito實驗室正在對此開展一系列的調查。并且他們還希望能夠確定移植指甲干細胞是否有助于再生。Simon期望能夠制造出干細胞分泌的因子“雞尾酒”，或許在不需要移植的情況下就可以刺激再生。

Simon說：“再生研究正進入到新的時代。”他預測將兩棲類動物的肢體再生能力轉換至操控一個哺乳動物模型系統已非常非常地接近于目標達成。