哺乳動(dòng)物再生能力調(diào)控關(guān)鍵分子開關(guān)發(fā)現(xiàn)

【最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新】

科技日?qǐng)?bào)北京6月27日電 （記者代小佩）27日，國(guó)際期刊《科學(xué)》發(fā)表了中國(guó)科學(xué)家在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)里程碑式成果。北京生命科學(xué)研究所、清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)交叉研究院王偉團(tuán)隊(duì)等在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物再生能力調(diào)控的關(guān)鍵“分子開關(guān)”——維生素A的代謝產(chǎn)物視黃酸，并首次成功實(shí)現(xiàn)哺乳動(dòng)物器官的完全再生。這標(biāo)志著我國(guó)在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得重大原始創(chuàng)新突破。

為何人類等哺乳動(dòng)物器官受損后無(wú)法通過再生自我修復(fù)？這是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重大科學(xué)難題之一。與蠑螈等低等動(dòng)物相比，哺乳動(dòng)物大多數(shù)組織器官的再生能力極為有限，尤其是心臟、中樞神經(jīng)系統(tǒng)等器官的完全再生一直未能實(shí)現(xiàn)，且哺乳動(dòng)物器官再生失敗的遺傳機(jī)制始終不明確。

研究團(tuán)隊(duì)將哺乳動(dòng)物特有器官耳廓作為突破口。耳廓約在1.6億年前進(jìn)化形成，由皮膚、軟骨、外周神經(jīng)等復(fù)雜組織構(gòu)成。不同哺乳動(dòng)物耳廓受損后的再生能力有顯著差異：家兔、非洲刺毛鼠等在耳廓受損后會(huì)形成芽基，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)完全修復(fù)；小鼠、大鼠等在損傷早期也會(huì)形成類似芽基的組織，卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的再生。“這種特定細(xì)胞行為的區(qū)別，為研究再生能力的分子機(jī)制提供了重要線索。”王偉說(shuō)。

王偉團(tuán)隊(duì)對(duì)家兔和小鼠耳廓損傷修復(fù)過程進(jìn)行系統(tǒng)性比較研究，利用空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、細(xì)胞譜系追蹤等技術(shù)，精準(zhǔn)解析了修復(fù)過程中細(xì)胞類型及基因表達(dá)的差異。研究發(fā)現(xiàn)，視黃酸是決定哺乳動(dòng)物再生能力的關(guān)鍵“分子開關(guān)”，視黃酸生成不足會(huì)導(dǎo)致再生失敗，而外源性補(bǔ)充視黃酸可激活再生。“視黃酸能調(diào)控基因表達(dá)、細(xì)胞分化及微環(huán)境信號(hào)，成為連接遺傳調(diào)控與再生能力的核心樞紐。”王偉解釋道。

浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)彭金榮教授評(píng)價(jià)：“這項(xiàng)研究為探索哺乳動(dòng)物心臟、中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及其他器官再生失敗的關(guān)鍵因素提供了新思路，對(duì)理解物種產(chǎn)生及進(jìn)化過程中再生能力的調(diào)控具有里程碑式意義。”