你是否想过,为什么有的动物受伤后能让器官再生,而有些动物却不能?最新的科研成果或许能解开这一现象的秘密。
研究背景
在再生医学的研究中,我们致力于研究如何修复和再生受损的器官,这被视为一项关键任务。为此,北京华大生命科学研究院与北京生命科学研究所共同组建的研究小组开始了这一探索之旅。他们选取了哺乳动物独有的耳廓作为研究对象,因为耳廓的结构虽然较为简单,却又不失其独特性,这使得它成为研究再生过程的理想材料。他们运用了单细胞RNA测序技术,同时融合了华大自主研制的时空组学技术——Stereo-seq,以此共同推动了研究进程。
研究过程
在研究过程中,该团队将可再生物种的兔子与不可再生的老鼠做了比较。他们采用了时空组学的方法,对这两种动物耳朵受伤后再生或修复的细节数据进行了详尽的记录。他们实时监测了受伤部位细胞类型的转变以及基因表达的情况,精准地区分了再生过程与常规愈合的不同之处,为后续研究奠定了扎实的基础。
关键发现
研究结果显示,小鼠耳朵再生能力受阻,其原因是视黄酸的生成量不足。在兔子的 Aldh1a2 基因周围,存在六个活跃的增强子区域,其中 AE1 和 AE5 在受伤后的再生阶段被明显激活。在小鼠的特定基因区域,仅发现了一个活跃的增强子AE3,而其他与再生功能相关的调控元件却都处于非活跃状态,这导致小鼠在受伤后难以有效地启动Aldh1a2基因的表达。
实验探索
团队采用了两种方法来推动再生过程。首先,他们直接激活了 Aldh1a2 基因,或者通过添加外源视黄酸。这样,原本无法再生的成年小鼠耳廓伤口便能够生成多能性细胞,从而实现软骨和神经组织的重建。接着,他们向小鼠的基因组中引入了兔子的增强子AE1,这一操作导致受伤小鼠的耳廓上Aldh1a2基因的表达得到了加强,同时视黄酸的浓度也随之升高,进而增强了耳廓的再生功能。
研究意义
这项研究为解开哺乳动物在进化中失去再生能力的谜团提供了新的思路。它阐明了不同物种器官再生能力不同的原因,并在基因及调控元件层面进行了详尽的研究,为进化生物学领域的研究增添了新的发现。此外,它还为再生医学领域以及人类受损器官的修复和再生提供了重要的参考和理论依据。
未来展望
尽管在小鼠实验中已经取得了一些进展,但要将这些成果应用于人类,前路依然遥远。比如,如何确保激活基因和补充的物质既安全又有效,并且操作精准,这一点还需要进一步的研究。另外,目前还没有明确的结论表明所有受损的人类器官都能通过这种方法得到修复和再生,这也需要更多的研究来加以证实。