當許多生物體發生損傷時會觸發全身反應，可能有助於癒合和再生； 這在小鼠、蠑螈、斑馬魚和渦蟲中都可以看到。在渦蟲中，研究人員發現，ERK 信號通路沿著其體壁肌肉細胞以比之前認為的更快的速度傳播，對於再生至關重要，這意味著協調的全身再生決策過程，這也為癌症的發展提供了見解：就像未癒合的傷口。

在某些生物體中，身體某一部位的損傷可以觸發另一部位的癒合。最近的研究結果表明，這種全身反應不是副作用：而是主要特徵。

一隻腿受傷的小鼠另一條腿的干細胞會“覺醒”，就好像這些細胞正在準備治愈損傷一樣。類似的情況也發生在蠑螈身上，它們是肢體再生的大師。斑馬魚的心臟損傷會引發腎臟和大腦等遠處器官的某些變化。“在許多不同的生物體中，你可以看到整個身體對傷害的反應。 但這些反應是否真的有任何作用尚不清楚，”斯坦福大學生物工程助理教授王博說，“所以這就是我們關注的重點。”在《細胞》雜誌上發表的一篇新論文中，王和他的同事發現，這種全身協調是渦蟲傷口癒合和隨後的組織再生的關鍵部分。了解什麼會開啟和關閉再生，以及它是如何協調的，也可以為癌症研究提供信息，癌症通常被認為是永遠無法癒合的傷口。渦蟲是半英寸長的扁蟲，具有超能力：它們幾乎可以在任何情況下再生。將一隻渦蟲切成四塊，幾天后你就會得到四隻新的扁蟲。與老鼠、斑馬魚和蠑螈一樣，渦蟲身體某一部位的傷口似乎會引發更遠處組織的反應。王想了解這些反應是如何協調的。一種可能的機制是細胞外信號相關激酶（ERK）途徑。細胞使用ERK 通路相互通信，並以某種波的形式發送信號。如果組織受傷，最近的細胞會將該信息“傳遞”給鄰近的細胞，然後鄰近的細胞再告訴鄰居。這種波以一種電話遊戲的方式在整個有機體中傳播。現在只有一個問題：過去的研究表明ERK 波移動得太慢，沒有任何用處。“如果我以每小時10 微米的速度傳播信號，則可能需要幾天的時間才能穿過一毫米，”王說。以這樣的速度，信號從蠕蟲的一個區域傳遞到另一個區域以幫助傷口癒合和再生就太慢了。了解是什麼開啟和關閉再生可能會導致醫學治療和乾預措施的進步，包括與癌症相關的影響。圖片來源：王實驗室/斯坦福大學工程學院這對人類來說可能不是問題。我們的循環系統可能會讓信號快速傳播到我們的全身。但渦蟲沒有循環系統來加速這一過程。因此，王和他的同事開始追踪ERK 波從動物一端傳播到另一端的過程。他們發現信號的傳播速度比以前快了100 多倍。ERK 波不是沿著超長的體壁肌肉細胞傳播，而是沿著超長的體壁肌肉細胞傳播。這些細胞充當“高速公路”，加速信號從身體的一端傳遞到另一端。不是幾天，而是幾個小時。信號速度足夠快，足以幫助治療，但他們仍然不知道是否涉及到整個身體。為了找到答案，王實驗室的研究生范宇航砍下了渦蟲的頭。通常情況下，渦蟲的頭在斬首後會很快從剩餘的身體中重新長出來。但范阻止了ERK 信號傳播到生物體的後半部分，以測試ERK 波是否負責協調遠距離癒合反應。當ERK 信號被阻斷時，頭部不僅癒合速度變慢：它根本就不會再生。接下來，範想知道是否有可能“拯救”再生過程，並通過去除渦蟲的尾巴來測試這一點，這會提醒尾部組織有損傷。尾巴又長出來了，令人驚訝的是，頭也長回來了。“真正有趣的是我們可以調整兩次截肢之間的時間延遲，”王說。如果你在最初受傷後幾個小時內切斷渦蟲的尾巴，就可以重新啟動受阻的癒合過程。但如果等待太久，兩者都不會再生。“這意味著有一個機體中的系統投票說，’好吧，現在我們應該種植一些東西’，每個人都必須同意，”王說。即使是距離最遠的細胞也有投票權。許多動物——如渦蟲、海星和蠑螈——表現出遠遠超出人類的治愈和再生能力。了解為什麼我們缺乏這種能力可能會導致醫學治療和乾預措施的進步，包括與癌症相關的影響。“我們都不希望組織一直處於受傷狀態。 這可能會導致癌症，”王解釋道。他的研究表明，即使在這些具有驚人再生能力的蠕蟲中，大多數時候，再生能力也是“關閉”的，直到整個身體同意是時候“開啟”了。此外，當王和他的同事追踪渦蟲體內傳播的ERK 波時，他們注意到數百個基因被打開和關閉。儘管人類與渦蟲的親緣關係非常遠，但我們擁有許多相同的基因。“這為我們提供了追踪這些基因的入口，它可以讓我們弄清楚動物如何再生，同時控制不受控制的癌症生長的風險。”