壁虎（東方IC/圖）
為何蠑螈和壁虎可以再生出腿和尾巴，因為EGR基因開關打開了，並指令有關的編碼基因進行轉錄複製，從而生成新的腿和尾巴。這或許意味著，將來科學家也有可能讓人和脊椎動物的某些器官再生。
美國麻省理工學院的進化發育生物學家曼西·斯里瓦斯塔瓦（Mansi Srivastava）研究組在2019年3月15日的《科學》雜誌上發表文章稱，他們發現了一種稱為早期生長反應（EGR）的“主控基因”，後者由一段非編碼DNA調控。一旦EGR基因開關被激活，就可以調控其他基因，打開或關閉許多生理過程，包括生物各器官組織的再生。
斯里瓦斯塔瓦研究組是以三條帶狀黑豹蠕蟲（three-banded panther worms）為動物研究模式進行研究時發現EGR基因開關的。生物的再生和傷口修復一直是生物醫學研究的主要內容和前沿陣地，這一領域的研究不僅能治療很多疾病，包括器官和四肢的修復再生，以及利用再生原理從反方向抑制和治療癌症，同時也可以延緩衰老，保持健康和提高壽命。
器官再生等現象在動物身上已經有充分的體現，如蠑螈在斷腿後能長出新腿，壁虎可以在斷尾後再長出尾巴，渦蟲水母甚至可以在被切成兩段的時候還可以再長出整個身體。
實際上，生物的再生，有兩種情況，一是生命體的整體再生，二是器官和組織的再生。前者在傳統意義上是兩性細胞結合後的生殖，或者不需要兩性細胞結合，而是用克隆的方式再造一個與原來的生物一模一樣的個體；後者則是，利用幹細胞的再生來完全重建（重造）組織和器官。但是，這種情況在人類身上還做不到，只是在組織中有細胞的新陳代謝，以及一些器官和組織在受傷後可部分修復，例如骨髓中的一些造血幹細胞可以分化生長，以補充血細胞，如紅細胞、白細胞和血小板，以及外傷後的傷口有肌肉和表皮的修復（但會留下疤痕），但不能像蠑螈那樣生長出完整的新器官，如腿。
過去早就有很多研究表明，控制生物生長的是基因開關以及基因編碼。現在，斯里瓦斯塔瓦團隊從百慕大找到了三條帶狀黑豹蠕蟲並帶回實驗室研究，檢測了它的18000個基因變化區域，發現EGR基因就像一個再生的電源開關，一旦打開，就可以激發其他生理過程，沒有它，就沒有任何反應。
這個機制或許也解釋了為何蠑螈和壁虎能夠再生出腿和尾巴，因為EGR基因開關打開了，並指令編碼腿和尾巴生長的基因進行轉錄複製，從而生成新的腿和尾巴。人和其他動物也有EGR基因和其他下游基因，而且也可能在人受傷和受損時開啟，為何不能指令基因編碼生長成新的器官？
對此斯里瓦斯塔瓦團隊的解釋是，就像電源開關接通了不同的線路一樣，人體細胞中EGR信號指令指向的方向與蠕蟲的指令不同。他們現在初步找到了一種弄清楚這種基因開關與線路連接的方法，因此可以找到這種連接，然後將其應用於其他動物，比如只能進行有限再生的脊椎動物。如果能實現這後一步，就有可能讓人和脊椎動物的器官再生。
比較所有動物的基因組，會發現包括人和大多數動物的基因其實都差不多，因此人和脊椎動物不能讓器官再生並不是因為某些基因不存在，而在於它們以什麼方式開啟或關閉，併發出指令，讓組織器官生長。而且，開啟基因的指令很可能來自於基因組的非編碼部分。
因此，這項研究的另一個重要之處在於，可以讓人進一步認識編碼基因和非編碼基因各自的功能和相互作用。人類基因組只有約2%的基因組能編碼製造蛋白，生長出器官和組織，但是98%的非編碼基因組在做什麼是長期以來尚未弄清但又是迫切需要知道的。此前，研究人員已經知道，非編碼基因可以導致很多疾病，同時可以啟動和關閉許多編碼基因，也即非編碼基因在指揮編碼基因。現在，初步瞭解了EGR基因受非編碼基因調控後也就能進一步明確，非編碼基因可能還控制著器官和組織的再生，至少是啟動器官和組織再生的基因開關。
在蠕蟲中，非編碼基因告訴編碼基因打開或關閉，而要讓基因開啟或關閉，蠕蟲細胞中通常被緊密摺疊和壓縮的DNA必須發生變化，使新的區域可以被激活。因此，基因組中的基因是動態變化的，才有可能啟動再生過程。
不過，不同動物的再生過程事實上是非常複雜的，而且再生醫學研究也已經有很多成果，其中，即便是獲得諾貝爾獎的與再生醫學相關的研究成果也只是闡明瞭生物再生的某一點線索或原理，無論是總體再生還是局部再生（組織器官再生），離全面揭開生物再生之謎還很遠。
1986年神經生長因子研究、2007年胚胎幹細胞和哺乳動物的DNA重組、2012年成熟細胞可被重新編程變為多能性（誘導的多能幹細胞，iPS）等都獲得諾貝爾生理學或醫學獎，這些成果都涉及再生醫學，但也只是揭示了生物再生的某一機理。尤其是2012年的諾貝爾生理學或醫學獎，授予的是英國的約翰·格登和日本的山中伸彌。
前者於1962年把蝌蚪的分化細胞的細胞核移植進入卵母細胞質中，並培育出成體青蛙；後者把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4四種轉錄因子基因克隆入病毒載體，然後引入小鼠成纖維細胞，發現可誘導其發生轉化，產生的iPS細胞在很多方面都與胚胎幹細胞相似。
從理論上看，iPS細胞可以像胚胎幹細胞一樣進行全能分化，不僅可能長出整個生物個體，還可以長出各種組織器官。但是，實際上，這樣的結果尚未出現，而且需要引入外源性基因來改變生物個體原來的基因。但斯里瓦斯塔瓦現在發現，人和其他動物也像蠑螈一樣含有可以啟動組織器官再生的基因或總開關，說明生物體內普遍存在一種內在的再生機制，用不著引入外源性基因來開啟再生過程。
還有更多研究人員早就發現了很多與器官組織再生有關的基因。例如，美國哈佛醫學院的研究人員發現Lin28a基因在未成年動物（包括人類）體內激活，伴隨著動物進入成年期其活躍性將停止，這種基因能夠確保老鼠組織再生，或者至少重新生長出趾尖和耳朵。一旦這些動物年齡超過5個星期，它們將不會再生那些組織。顯然，這也是研究組織和器官再生的線索。
從發現開啟組織器官再生的主控基因到真的能長出組織器官，還有很長的路要走。而且，如果真能開啟組織器官的再生，如何控制這樣的基因又成為另一個問題，否則就會導致腫瘤的產生。
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關鍵字: 蠕蟲 基因 諾貝爾生理學或醫學獎
