通過一條粉粉的、萌萌的蠑螈，中國科學(xué)家在國際上首次獲得單細(xì)胞水平上的腦發(fā)育與再生的空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，揭秘了啟動蠑螈大腦再生的重要“開關(guān)”!

近日，廣東省人民醫(yī)院作為共同通訊作者單位，與華大、武漢大學(xué)等國內(nèi)外單位合作，在國際頂級期刊《科學(xué)》(《Science》)發(fā)表了題為“利用時(shí)空轉(zhuǎn)錄組技術(shù)解析蠑螈大腦再生的關(guān)鍵干細(xì)胞亞型”的原創(chuàng)論文，該院醫(yī)學(xué)研究中心費(fèi)繼鋒教授團(tuán)隊(duì)找到了在蠑螈大腦損傷后參與再生修復(fù)的關(guān)鍵的“種子”細(xì)胞，并繪制了大腦再生過程的“藍(lán)圖”。

“我們利用蠑螈可近乎完美修復(fù)受損大腦的特點(diǎn)，找到了啟動大腦再生修復(fù)的‘種子’細(xì)胞，甚至繪制了它大腦再生過程的‘藍(lán)圖’”，費(fèi)繼鋒介紹。

通俗地說，團(tuán)隊(duì)在蠑螈上建立腦損傷模型，去除一部分端腦組織，形成一個損傷區(qū)域，兩個月左右，這一腦損傷不見了，團(tuán)隊(duì)深入研究蠑螈往這個區(qū)域里“填了什么”。

研究首先鑒定出在蠑螈大腦損傷后，參與再生的關(guān)鍵的“種子”細(xì)胞——一類不同于大腦成體神經(jīng)干細(xì)胞，但與發(fā)育早期干細(xì)胞狀態(tài)非常相似的亞群;之后，進(jìn)一步通過比較腦再生以及發(fā)育過程中的干細(xì)胞分化路徑以及相應(yīng)的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)再生過程實(shí)際上是腦發(fā)育的重現(xiàn)。

簡單來說，就是蠑螈在大腦再生的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)腦神經(jīng)干細(xì)胞的“返老還童”，即創(chuàng)口附近的成熟神經(jīng)元在再生過程中具有重編程為相對不成熟的新生神經(jīng)元狀態(tài)的能力，進(jìn)一步通過與胚胎時(shí)期大腦發(fā)育相似的細(xì)胞及分子機(jī)制，修復(fù)再生損傷的大腦。

費(fèi)繼鋒團(tuán)隊(duì)研究成果的發(fā)表，在醫(yī)學(xué)界、科學(xué)界引起了強(qiáng)烈關(guān)注。而更多人的聚焦點(diǎn)是“腦再生研究”。人們還關(guān)注到，與費(fèi)繼鋒團(tuán)隊(duì)論文同時(shí)發(fā)表的還有其他來自歐洲、美國的兩篇論文，分別用不同技術(shù)解析蠑螈大腦再生關(guān)鍵的“種子”細(xì)胞類型，這樣的發(fā)表方式被稱為“背靠背發(fā)表”。

“因?yàn)槟X再生難題臨床一直解決不了，全球科學(xué)家不約而同將經(jīng)典模式動物的經(jīng)典再生過程與最新技術(shù)結(jié)合，才取得了新突破。”費(fèi)繼鋒說。

蠑螈70%左右基因與人類同源。費(fèi)繼鋒介紹，早在150年前，人們就報(bào)道了蠑螈的肢體再生現(xiàn)象，如今通過解析蠑螈(具體為墨西哥鈍口螈)全基因組，健全遺傳學(xué)技術(shù)應(yīng)用，在腦創(chuàng)口找到了介導(dǎo)腦再生的“種子”細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其腦再生修復(fù)的細(xì)胞及分子機(jī)制，也就相當(dāng)于找到腦修復(fù)“開關(guān)”。

那么，涉及大腦“種子”細(xì)胞的激活以及關(guān)鍵因子的導(dǎo)入，能否打開包括人類在內(nèi)的哺乳動物的大腦再生的“開關(guān)”?費(fèi)繼鋒解釋，在研究成果上的進(jìn)一步探索，為人腦在受損后原位再生與修復(fù)帶來了新希望，“我們目前開展的蠑螈多組織器官再生機(jī)制的研究工作，也有望借鑒到改善人類其他組織器官再生策略的制定，當(dāng)前主要集中研究方向是以大腦和脊髓為主的中樞神經(jīng)系統(tǒng)”。

此外，蠑螈是四足脊椎動物，除了腦可再生外，還可肢體再生，而且肢體與人類很像——有皮膚、骨頭、肌肉、神經(jīng)、血管……因此，研究后期可探索輻射到肢體、心肝脾肺腎等臟器的物理損傷后再生上。