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耳廓再生关键基因被发现 助力再生医学研究

新京报讯(记者王卡拉)壁虎断尾重生,蝾螈大脑自愈……我们常感叹人类为什么没有这样的“超能力”?其实,在哺乳动物中,像兔子、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。

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,基于华大自主研发的时空组学技术Stereo-seq和高通量测序平台DNBSEQ-Tx系列,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。

耳廓再生关键基因被发现 助力再生医学研究

《科学》官网截图

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Stereo-seq,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。

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