我國科學(xué)家打開基因“開關(guān)” 實現(xiàn)小鼠耳廓再生
來源： 央視新聞客戶端
2025-06-27 17:07:00
壁虎斷尾重生，蠑螈大腦自愈，哺乳動物中的兔子、山羊等也具備一定的再生能力。而人類、小鼠這類高等哺乳動物受傷后，往往只能結(jié)疤愈合，無法“原裝”再生。為什么高等哺乳動物在進(jìn)化過程中丟失了這些能力？這是生物學(xué)界的一大謎題。最近，科學(xué)家們在小鼠和兔子的“耳朵”上找到了關(guān)鍵線索。
近日，北京華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合北京生命科學(xué)研究所，首次發(fā)現(xiàn)Aldh1a2基因的表達(dá)不足導(dǎo)致的視黃酸合成不足是高等哺乳動物小鼠耳廓再生失敗的核心機(jī)制。在激活該基因后，小鼠耳廓實現(xiàn)再生。這為深入理解進(jìn)化過程中哺乳動物的再生能力丟失提供了新的見解，并為再生醫(yī)學(xué)和人類受損器官的重建與再生提供了重要靶標(biāo)。相關(guān)成果6月27日在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表。
研究團(tuán)隊選取了哺乳動物特有器官耳廓（外耳）為研究模型，基于單細(xì)胞RNA測序和華大自主研發(fā)的時空組學(xué)技術(shù)，描繪了可再生物種（兔子）與不可再生物種（小鼠）耳廓損傷后再生/修復(fù)的高分辨率單細(xì)胞時空動態(tài)過程，逐時逐步觀察傷口處每個細(xì)胞類型的變化和基因表達(dá)動態(tài)，精確對比再生過程和普通愈合過程有何不同。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小鼠耳廓再生失敗與視黃酸合成不足有關(guān)。視黃酸是維生素A的一種代謝產(chǎn)物，與細(xì)胞發(fā)育密切相關(guān)。而小鼠視黃酸不足主要是因為視黃酸合成限速酶Aldh1a2的表達(dá)不足，以及視黃酸本身的降解加速。
△兔子耳廓再生與小鼠耳廓修復(fù)過程中視黃酸的合成和降解
激活關(guān)鍵基因 小鼠耳廓再生
如果人為按下這些丟失的“開關(guān)”，是否就能讓失去再生能力的動物實現(xiàn)再生呢？研究團(tuán)隊進(jìn)行了探索：他們嘗試直接激活A(yù)ldh1a2基因或外源補(bǔ)充視黃酸，發(fā)現(xiàn)都可以使本不具備再生能力的成年小鼠耳廓傷口，出現(xiàn)了多能性細(xì)胞（成纖維細(xì)胞），從而重建了耳廓的軟骨與神經(jīng)組織。也就是說，小鼠耳朵的傷口不再只是簡單結(jié)疤，而是實現(xiàn)了再生。
研究團(tuán)隊基于單細(xì)胞時空組技術(shù)以及跨物種進(jìn)化比較，系統(tǒng)描繪了器官損傷后，可再生物種與不可再生物種的細(xì)胞組成變化以及基因表達(dá)的時空動態(tài)變化，全面揭示了高等哺乳動物器官再生能力丟失的機(jī)制，為探索人類受損器官的重建與再生提供了重要靶標(biāo)和理論依據(jù)。
（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）