我国科学家打开基因“开关” 实现小鼠耳廓再生
壁虎断尾重生，蝾螈大脑自愈，哺乳动物中的兔子、山羊等也具备一定的再生能力。而人类、小鼠这类高等哺乳动物受伤后，往往只能结疤愈合，无法“原装”再生。为什么高等哺乳动物在进化过程中丢失了这些能力？这是生物学界的一大谜题。最近，科学家们在小鼠和兔子的“耳朵”上找到了关键线索。
近日，北京华大生命科学研究院联合北京生命科学研究所，首次发现Aldh1a2基因的表达不足导致的视黄酸合成不足是高等哺乳动物小鼠耳廓再生失败的核心机制。在激活该基因后，小鼠耳廓实现再生。这为深入理解进化过程中哺乳动物的再生能力丢失提供了新的见解，并为再生医学和人类受损器官的重建与再生提供了重要靶标。相关成果6月27日在国际顶级学术期刊《科学》发表。
研究团队选取了哺乳动物特有器官耳廓（外耳）为研究模型，基于单细胞RNA测序和华大自主研发的时空组学技术，描绘了可再生物种（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，逐时逐步观察伤口处每个细胞类型的变化和基因表达动态，精确对比再生过程和普通愈合过程有何不同。
结果发现，小鼠耳廓再生失败与视黄酸合成不足有关。视黄酸是维生素A的一种代谢产物，与细胞发育密切相关。而小鼠视黄酸不足主要是因为视黄酸合成限速酶Aldh1a2的表达不足，以及视黄酸本身的降解加速。
△兔子耳廓再生与小鼠耳廓修复过程中视黄酸的合成和降解
激活关键基因 小鼠耳廓再生
如果人为按下这些丢失的“开关”，是否就能让失去再生能力的动物实现再生呢？研究团队进行了探索：他们尝试直接激活Aldh1a2基因或外源补充视黄酸，发现都可以使本不具备再生能力的成年小鼠耳廓伤口，出现了多能性细胞（成纤维细胞），从而重建了耳廓的软骨与神经组织。也就是说，小鼠耳朵的伤口不再只是简单结疤，而是实现了再生。
研究团队基于单细胞时空组技术以及跨物种进化比较，系统描绘了器官损伤后，可再生物种与不可再生物种的细胞组成变化以及基因表达的时空动态变化，全面揭示了高等哺乳动物器官再生能力丢失的机制，为探索人类受损器官的重建与再生提供了重要靶标和理论依据。
（总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉）
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