IT之家 6 月 27 日消息，壁虎斷尾重生、蠑螈大腦自愈…… 一些動物的再生「超能力」經常讓人感嘆人類為什麼沒有這樣的「超能力」？
其實，在哺乳動物中，像兔子、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後，往往只能結疤癒合，無法「原裝」再生。為什麼高等哺乳動物在進化過程中丟失了這些能力？
對於這一謎題，我國科學家在小鼠「耳朵」上找到了關鍵線索。北京華大生命科學研究院與北京生命科學研究所聯合團隊通過激活 Aldh1a2 基因成功實現成年小鼠耳廓再生。
該研究揭示了高等哺乳動物再生能力丟失的關鍵機制，相關成果已於 6 月 27 日發表在《科學》上（IT之家附 DOI: 10.1126/science.adp0176）。
科研人員首次發現 Aldh1a2 基因的表達不足導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制。在激活該基因後，小鼠耳廓實現再生！這為深入理解進化過程中哺乳動物的再生能力丟失提供了新的見解，並為再生醫學和人類受損器官的重建與再生提供了重要靶標。
研究團隊選取了哺乳動物特有器官耳廓（外耳）為研究模型，基於單細胞 RNA 測序和華大自主研發的時空組學技術 Stereo-seq，描繪了可再生物種（兔子）與不可再生物種（小鼠）耳廓損傷後再生 / 修復的高解析度單細胞時空動態過程，逐時逐步觀察傷口處每個細胞類型的變化和基因表達動態，精確對比再生過程和普通癒合過程有何不同。
結果發現，小鼠耳廓再生失敗與視黃酸合成不足有關。視黃酸是維生素 A 的一種代謝產物，與細胞發育密切相關。而小鼠視黃酸不足主要是因為視黃酸合成限速酶 Aldh1a2 的表達不足，以及視黃酸本身的降解加速。
那麼，為什麼小鼠的 Aldh1a2 基因表達會不足呢？科研團隊通過進化生物學比較發現，在兔子的基因組中，保留了負責調控 Aldh1a2 基因的一些關鍵 DNA 序列。這些調控序列被稱為「增強子」，可以理解為基因表達的開關或加速器。研究人員在兔子 Aldh1a2 基因附近發現了 6 個活躍的增強子（AE1～AE6），其中有兩個增強子（AE1 和 AE5）在耳廓受傷再生時會被強烈激活，相當於在兔子受傷後及時按下「開關」，大大提高了 Aldh1a2 的表達，在兔子傷口處源源不斷地產生視黃酸，幫助組織再生。
可惜的是，研究團隊僅在小鼠對應的基因區域找到了 1 個活性增強子（AE3），其它與再生相關的調控元件都已失活。換句話說，小鼠體內調控 Aldh1a2 基因的「按鈕」大都消失了，受傷後想要大幅度開啟 Aldh1a2 基因表達非常困難。這一進化差異解釋了為什麼小鼠耳廓受傷後 Aldh1a2「叫不醒」、視黃酸產量提不高，從而無法像兔子那樣再生組織。
問題來了，如果人為按下這些丟失的「開關」，是否就能讓失去再生能力的動物實現再生呢？研究團隊進行了探索：他們嘗試直接激活 Aldh1a2 基因或外源補充視黃酸，發現都可以使本不具備再生能力的成年小鼠耳廓傷口，出現了多能性細胞（成纖維細胞），從而重建了耳廓的軟骨與神經組織。也就是說，小鼠耳朵的傷口不再只是簡單結疤，而是實現了再生！
此外，研究團隊還將兔子的增強子 AE1 導入小鼠的基因組，結果發現，受傷後的小鼠耳廓 Aldh1a2 基因表達顯著提高，視黃酸增加，耳廓的再生能力也得到明顯提升。
總而言之，研究團隊基於單細胞時空組技術以及跨物種進化比較，系統描繪了器官損傷後，可再生物種與不可再生物種的細胞組成變化以及基因表達的時空動態變化，全面揭示了高等哺乳動物器官再生能力丟失的機制，為探索人類受損器官的重建與再生提供了重要靶標和理論依據。
轉自：https://www.ithome.com/0/864/196.htm
