解碼蠑螈：肢體再生的新途徑

在一個新研究出版於自然通訊洛桑聯邦理工學院的研究人員揭示了蠑螈無與倫比的肢體再生能力，挑戰了長期以來的信念，並為潛在的哺乳動物肢體再生提供了新的見解。

在墨西哥平靜的水域中，蠑螈（蠑螈的一種）長期以來因其斷肢再生的非凡能力而令科學家們著迷。 這種有趣的能力使其成為對於試圖解開肢體秘密的研究人員。 儘管如此，蠑螈的再生能力已被證明難以捉摸，引起了不小的爭議。

其中的關鍵角色是一種被稱為「頂端外胚層脊」（AER）的結構，它在脊椎動物四肢的發育中發揮關鍵作用。 在發育中的胚胎中，AER 由所謂的肢芽形成，並成為組織和確保新物體肢體正常生長的主要訊號中心。 如果沒有 AER，則不應形成肢體。

這跟蠑螈有什麼關係？ 多項研究試圖了解蠑螈如何再生其四肢，但無法確定這些動物是否使用甚至擁有 AER 細胞。 鑑於這些細胞是多個物種共有的，並且被認為是包括人類在內的肢體成功發育的必要條件，因此這一點的重要性不容小覷。

現在，洛桑聯邦理工學院和德勒斯登工業大學的科學家終於解開了蠑螈肢體再生的機制，為人類再生醫學提供了新的見解，具有巨大的意義。 這項研究由早期獨立研究學者 (ELISIR) 和 EPFL 生命科學學院 Branco Weiss 研究員 Can Aztekin 團隊領導，並與德勒斯登工業大學 Tatiana Sandoval-Guzmán 團隊合作。

單細胞轉錄組學：多物種圖譜

研究人員首先創建了一個「圖集」——一個高級資料集——來自多個物種的單細胞轉錄組，包括蠑螈、人類、小鼠、雞和青蛙。 轉錄組代表細胞基因組產生的一組全面的 RNA 轉錄物。

「利用前所未有的圖譜並比較了包括人類和蠑螈在內的五個物種的數千個單一細胞，我們的策略為我們提供了一個獨特的機會來確定蠑螈在肢體再生過程中獨特的細胞景觀，以及這些動物與人類的相似程度。

此圖譜的目的是對不同物種在肢體發育和再生過程中的基因表現譜進行詳細比較，並確定哪些基因參與其中，哪些不參與。

深入研究發現了寶藏：蠑螈的細胞特徵與 AER 細胞非常相似。 「儘管先前的報導相互矛盾，但我們的工作表明，這些生物含有與其他物種（包括人類）手臂或腿部發育所必需的細胞具有相似特徵的細胞，」該論文的第一作者、博士生鐘吉星說。 阿茲特金實驗室的學生。

開闢肢體再生的新途徑

但這項研究有一個轉折，挑戰了長期以來關於肢體再生的假設。 研究人員使用了一種稱為「空間轉錄組學」的方法，這是一種尖端技術，可以揭示哪些基因在組織的特定部位表達。

此方法表明，蠑螈四肢在再生過程中不會完全改造 AER 細胞。 阿茲特金解釋說，「在蠑螈再生過程中，AER樣細胞並沒有像許多人想像的那樣完全改造——甚至與我們常用教科書中的教條相反——揭示了蠑螈肢體再生的獨特方法。

研究表明，與其他物種一樣，它使用基本肢體發育 AER 程序的一部分，但它分為不同的細胞類型。 除了挑戰先前關於肢體再生的假設之外這項發現使得現在探索包括人類在內的哺乳動物肢體再生的多種策略成為可能。

「雖然之前人們認為有一種通用的肢體再生方法，但我們的研究結果表明了更複雜的現實，」鐘說。 阿茲特金繼續說：「透過研究蠑螈和青蛙蝌蚪的再生能力，我們發現這些物種在再生過程中使用不同的細胞類型，這表明可能有多種方法可以實現這一點。再生。