再生是生物學中最引人注目的現象之一，也是再生醫學的終極研究目標。現代分子遺傳學和單細胞技術正在揭示不同物種再生能力差異的分子基礎。
蠑螈芽基：去分化 vs 幹細胞
蠑螈肢體再生長期被視為成熟細胞去分化的範例，但譜系追蹤研究修正了這個觀點。Kragl 等人（2009, Nature）用 GFP 轉殖墨西哥鈍口螈（axolotl）進行組織特異性譜系追蹤，發現芽基中的細胞保持譜系限制：肌肉只產生肌肉、軟骨只產生軟骨、Schwann 細胞只產生 Schwann 細胞。這意味著芽基不是「一團全能性去分化細胞」，而是「多種譜系限制祖細胞的混合體」。但每種細胞確實經歷了「去分化」——例如肌纖維退出終端分化狀態、斷片化回到單核祖細胞。
肌肉的去分化在蠑螈中部分由 Pax7+ 衛星細胞和纖維去分化共同貢獻，但在 axolotl 中主要由 Pax7+ 衛星細胞驅動（Sandoval-Guzman et al., 2014, Cell Reports）。這揭示了即使在有尾兩生類之間，再生的細胞來源也不完全相同。
傷口表皮和神經依賴性
再生的傷口上皮（WE / AEC, apical epithelial cap）是芽基形成的必要條件。AEC 分泌 FGF（FGF8、FGF10）維持芽基細胞增殖。如果用全層皮膚（含真皮）縫合截面→阻斷 WE 形成→再生失敗。
再生也依賴神經供應。去神經的蠑螈肢體無法形成芽基。Kumar 等人（2007, Science）鑑定出 nAG（newt anterior gradient protein，Schwann 細胞分泌）是關鍵的神經依賴因子——nAG 過表達可部分救援去神經後的再生缺陷。Anterior gradient 蛋白在分泌途徑中作為蛋白質折疊輔助因子，其確切的信號機制仍在研究中。
渦蟲 neoblast 的分子解碼
scRNA-seq 系統性解構了渦蟲 neoblast 的異質性（Fincher et al., 2018, Cell; Zeng et al., 2018, Science）。Neoblast 群體包含真正的多能幹細胞（pluripotent stem cells, pPSCs）和多種譜系限制祖細胞（如 ζ-neoblast → 表皮、σ-neoblast → 多種組織、γ-neoblast → 腸道）。piwi-1 和 smedwi-1 是 neoblast 的廣泛標記，但僅約 4% 的 neoblast 具有真正的全能性（clonogenic capacity）。
頭-尾軸再生的 Wnt 控制由 Petersen & Reddien（2008, Science）確立：β-catenin RNAi → 所有截面都再生頭部；APC RNAi（Wnt 活化）→ 所有截面都再生尾巴。Wnt 梯度由肌肉組織維持（muscle as the positional information source），不同前後位置的肌肉細胞表達不同組合的 Wnt 配體和抑制劑→建立位置座標系（Witchley et al., 2013, Cell Reports）。
哺乳類再生潛力的解鎖
MRL 小鼠（Murphy Roths Large）展現異常的耳洞再生能力（Heber-Katz, 2004），但分子機制爭議較大。更確定的案例是新生小鼠心肌再生（Porrello et al., 2011, Science）——出生後 7 天內心尖截除可完全再生，但此窗口在出生後 1 週因 ROS 增加和心肌細胞多倍體化而關閉。
指尖再生在小鼠和人類幼兒中均有記錄。小鼠第三遠節截指後，骨和指甲可再生，依賴指甲幹細胞分泌的 Wnt 信號和 BMP 信號（Takeo et al., 2013, Nature）。但截指位置近於末端指骨的基部則無法再生——暗示位置資訊的可及性是限制因素。
最新策略包括：（1）Hippo/YAP 通路調控促進心肌再生；（2）IL-4/IL-13 調控巨噬細胞從 M1（促纖維化）到 M2（促再生）極化（Godwin et al., 2013, PNAS 證實蠑螈再生依賴 M2 巨噬細胞）；（3）OSK（OCT4/SOX2/KLF4, 不含 MYC）部分重新程式設計恢復老化組織的再生能力（Lu et al., 2020, Nature——視網膜神經節細胞再生）。