◎本报记者 罗云鹏
壁虎断尾重生，蝾螈大脑自愈……人类常感叹为什么包罗人类在内的大多数哺乳动物没有如许的“超本领”。
克日，北京华大生命科学研究院团结北京生命科学研究所，基于时空组学技能Stereo-seq和高通量测序平台DNBSEQ-Tx系列，初次发现视黄酸合成限速酶Aldh1a2基因表达不敷导致的视黄酸合成不敷是小鼠耳廓再生失败的焦点机制。在激该死基因后，小鼠耳廓实现再生。这为深入明白进化过程中哺乳动物的再生本领丢失提供了新的看法，并为人类受损器官的重修与再生提供了紧张靶标。相干研究结果日前发表于国际学术期刊《科学》。
科研团队选取了哺乳动物特有器官耳廓（外耳）作为研究模子，基于单细胞RNA测序和时空组学技能Stereo-seq，刻画了可再生物种（兔子）与不可再生物种（小鼠）耳廓损伤后再生/修复的高分辨率单细胞时空动态过程。
通过观察耳廓伤口处每个细胞范例的变革和基因表达动态，科研团队准确对比了再生过程和平凡愈合过程。
效果发现，小鼠耳廓再生失败与视黄酸合成不敷有关。
视黄酸是维生素A的一种代谢产物，与细胞发育密切相干。其作为一种关键信号分子，能调控细胞的增殖、分化、迁徙及构造重塑等。而小鼠视黄酸不敷重要是由于Aldh1a2基因表达不敷。
为何小鼠的Aldh1a2基因表达会不敷？科研团队通过进化生物学比力发现，在兔子的基因组中，保存了负责调控Aldh1a2基因的一些关键DNA序列。这些调控序列被称为加强子，可以明白为基因表达的“开关”或“加快器”。
科研团队在兔子Aldh1a2基因附近发现了6个活泼的加强子（AE1-AE6）。此中有两个加强子AE1和AE5在兔子耳廓受伤再生时会被猛烈激活，相称于在兔子受伤后实时按下“开关”，进而进步了Aldh1a2基因的表达，在兔子伤口处产生更多的视黄酸，资助其构造再生。
然而，科研团队现在仅在小鼠对应的基因地区找到了1个具有活性的加强子AE3。换句话说，小鼠体内调控Aldh1a2基因的“按钮”较为有数，受伤后想要大幅度开启Aldh1a2基因表达非常困难。这就表明了为什么小鼠耳廓受伤后Aldh1a2基因“叫不醒”、视黄酸产量提不高，无法像兔子那样实现耳廓再生。
假如人为激活Aldh1a2基因，是否就能让小鼠找回再生本领呢？
科研团队实验直接激活Aldh1a2基因或外源增补视黄酸，发现都可以使本不具备再生本领的成年小鼠耳廓伤口处出现多能性细胞，从而重修耳廓软骨与神经构造。也就是说，小鼠耳朵的伤口不再只是简朴愈合，而是实现了再生。
别的，研究团队还将兔子的加强子AE1导入小鼠的基因组，效果发现，受伤后的小鼠耳廓Aldh1a2基因表达明显进步，视黄酸增长，耳廓再生本领也得到显着提拔。
科研团队基于单细胞时空组技能以及跨物种分析，体系刻画了器官损伤后，可再生物种与不可再生物种的细胞构成变革以及基因表达的时空动态变革，展现了哺乳动物器官再生本领丢失的机制，为探索人类受损器官的重修与再生提供了紧张靶标和理论依据。 |
|
699
0
