倫敦瑪麗皇后大學和香港大學的科學家利用單細胞生物的遺傳工具，創造了小鼠幹細胞，能夠產生發育完全的小鼠，我們與單細胞生物有著早於動物的共同祖先。
Choanoflagellate Sox 可以誘導哺乳動物細胞的多能性。圖片來源：高等人., doi: 10.1038/s41467-024-54152-x。
倫敦瑪麗女王大學的研究人員Alex de Mendoza 及其同事利用在領鞭毛蟲（一種與動物有關的單細胞生物）中發現的基因來創建幹細胞，然後用這些幹細胞培育出一隻活的、會呼吸的小鼠。
領鞭毛蟲是動物的近親，它們的基因組包含 Sox 和 POU 基因的版本，這些基因以驅動哺乳動物幹細胞內的多能性（發育成任何細胞類型的細胞潛力）而聞名。
這項意外的發現挑戰了人們長期以來的信念，即這些基因只在動物體內進化。
德門多薩博士說：“通過使用源自我們單細胞親屬的分子工具成功培育出小鼠，我們見證了近十億年進化過程中非凡的功能連續性。”
“這項研究表明，參與幹細胞形成的關鍵基因可能起源於幹細胞本身，這可能有助於為我們今天看到的多細胞生命鋪平道路。”
2012 年諾貝爾獎授予山中伸彌 (Shinya Yamanaka)，證明只需表達 Sox (Sox2) 和 POU (Oct4) 基因等四種因子，就可以從分化細胞中獲得幹細胞。
在這項新研究中，de Mendoza 博士和合著者將領鞭毛蟲 Sox 基因引入小鼠細胞，取代了天然的 Sox2 基因，實現了多能幹細胞狀態的重編程。
為了驗證這些重編程細胞的功效，將它們注射到發育中的小鼠胚胎中。
由此產生的嵌合小鼠表現出來自供體胚胎和實驗室誘導幹細胞的物理特徵，例如黑色皮毛斑塊和黑眼睛，證實這些古老基因在使幹細胞與動物發育相容方面發揮著至關重要的作用。
這項研究追蹤了單細胞祖先如何使用早期版本的 Sox 和 POU 蛋白（它們結合 DNA 並調節其他基因）來實現後來成為幹細胞形成和動物發育不可或缺的功能。
「領鞭毛蟲沒有幹細胞，它們是單細胞生物，但它們有這些基因，可能控制基本的細胞過程，多細胞動物後來可能重新利用這些過程來建構複雜的身體，」德門多薩博士說。
「這種新穎的見解強調了遺傳工具的進化多功能性，並讓我們了解了早在真正的多細胞生物體出現之前，早期生命形式如何利用類似的機制來驅動細胞專業化，以及進化中循環利用的重要性。
“這一發現的影響超出了進化生物學，有可能為再生醫學的新進展提供資訊。”
一個紙研究結果發表在期刊上自然通訊。
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高勇等人。 2024年。納特·共同15、9868；編號：10.1038/s41467-024-54152-x
本文基於倫敦瑪麗女王大學提供的新聞稿。
