陳根：蚯蚓再生能力探究，將建立再生醫(yī)學(xué)新模型!

文/陳根

自然界中動(dòng)物的再生能力一直是一個(gè)迷人且非常復(fù)雜的生物過(guò)程。斑馬魚、蠑螈和壁虎等脊椎動(dòng)物可以愈合傷口，甚至再生失去的心臟、尾巴、晶狀體器官或附屬物。用少數(shù)組織和細(xì)胞再生整個(gè)生命體的“能力”也廣泛應(yīng)用于干細(xì)胞生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的再生。

蚯蚓是再生能力最突出的附肢。蚯蚓不僅是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，而且以其前段和后段極強(qiáng)的再生能力而聞名。但在過(guò)去，蚯蚓為什么有再生能力一直是個(gè)謎。近日，中科院昆明動(dòng)物研究所發(fā)表在《自然·通訊》上的一項(xiàng)研究成果揭示了蚯蚓再生的分子細(xì)胞學(xué)機(jī)制。

我們的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，渦蟲等高再生物種的核心調(diào)節(jié)因子EGR1(一種早期生長(zhǎng)因子)不僅在蚯蚓再生過(guò)程中差異表達(dá)，而且還顯著差異表達(dá)并上調(diào)其側(cè)翼的LINE2轉(zhuǎn)座因子，因此推測(cè)這些差異表達(dá)顯著的元件可能通過(guò)調(diào)節(jié)鄰近基因參與蚯蚓再生過(guò)程。另一方面，研究團(tuán)隊(duì)在蚯蚓基因組中發(fā)現(xiàn)了大量的基因復(fù)制事件。這些擴(kuò)展的基因家族主要集中在發(fā)育生物學(xué)途徑中，而發(fā)育和再生在一些途徑中可能常常是共同的。

研究小組還發(fā)現(xiàn)，一些顯著擴(kuò)展的基因家族可能通過(guò)增加拷貝數(shù)劑量效應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)蚯蚓再生過(guò)程。此外，對(duì)蚯蚓再生早期單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的分析表明，干細(xì)胞是蚯蚓再生72小時(shí)后傷口愈合部位的高比例細(xì)胞，多能干細(xì)胞在蚯蚓再生早期發(fā)揮重要作用。

對(duì)人類來(lái)說(shuō)，干細(xì)胞是一種具有增殖和分化能力的多能細(xì)胞。在一定條件下，這種細(xì)胞可以從單個(gè)細(xì)胞分化成許多不同的細(xì)胞，就像樹枝、樹葉和花朵可以在樹干上產(chǎn)生一樣。

根據(jù)分化能力，干細(xì)胞可分為全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和單能干細(xì)胞。全能干細(xì)胞一般指從受精卵到卵裂期32細(xì)胞的所有細(xì)胞，可以分化成任何類型的細(xì)胞。但隨著人體的發(fā)育成熟，體內(nèi)的細(xì)胞逐漸失去分化能力，只有骨髓、脂肪等仍保留少量具有分化能力的細(xì)胞。

干細(xì)胞有廣泛的醫(yī)療用途。本研究提供的一些蚯蚓再生的候選分子細(xì)胞學(xué)機(jī)制也提示蚯蚓可以作為研究再生生物學(xué)或再生醫(yī)學(xué)的新模型，這將有助于干細(xì)胞的研究和應(yīng)用。