伦敦玛丽女王大学和香港大学的科学家们利用来自单细胞生物的遗传工具，创造了小鼠干细胞，能够产生发育完全的小鼠，我们与单细胞生物有着早于动物的共同祖先。
Choanoflagellate Sox 可以诱导哺乳动物细胞的多能性。图片来源：高等人., doi: 10.1038/s41467-024-54152-x。
伦敦玛丽女王大学的研究人员 Alex de Mendoza 及其同事利用在领鞭毛虫（一种与动物有关的单细胞生物）中发现的基因来创建干细胞，然后用这些干细胞培育出一只活的、会呼吸的小鼠。
领鞭毛虫是动物的近亲，它们的基因组包含 Sox 和 POU 基因的版本，这些基因以驱动哺乳动物干细胞内的多能性（发育成任何细胞类型的细胞潜力）而闻名。
这一意外的发现挑战了人们长期以来的信念，即这些基因只在动物体内进化。
德门多萨博士说：“通过使用源自我们单细胞亲属的分子工具成功培育出小鼠，我们见证了近十亿年进化过程中非凡的功能连续性。”
“这项研究表明，参与干细胞形成的关键基因可能起源于干细胞本身，这可能有助于为我们今天看到的多细胞生命铺平道路。”
2012 年诺贝尔奖授予山中伸弥 (Shinya Yamanaka)，证明只需表达 Sox (Sox2) 和 POU (Oct4) 基因等四种因子，就可以从分化细胞中获得干细胞。
在这项新研究中，de Mendoza 博士和合著者将领鞭毛虫 Sox 基因引入小鼠细胞，取代了天然的 Sox2 基因，实现了向多能干细胞状态的重编程。
为了验证这些重编程细胞的功效，将它们注射到发育中的小鼠胚胎中。
由此产生的嵌合小鼠表现出来自供体胚胎和实验室诱导干细胞的物理特征，例如黑色皮毛斑块和黑眼睛，证实这些古老基因在使干细胞与动物发育相容方面发挥着至关重要的作用。
这项研究追踪了单细胞祖先如何使用早期版本的 Sox 和 POU 蛋白（它们结合 DNA 并调节其他基因）来实现后来成为干细胞形成和动物发育不可或缺的功能。
“领鞭毛虫没有干细胞，它们是单细胞生物，但它们有这些基因，可能控制基本的细胞过程，多细胞动物后来可能重新利用这些过程来构建复杂的身体，”德门多萨博士说。
“这种新颖的见解强调了遗传工具的进化多功能性，并让我们了解了早在真正的多细胞生物体出现之前，早期生命形式如何利用类似的机制来驱动细胞专业化，以及进化中循环利用的重要性。”
“这一发现的影响超出了进化生物学，有可能为再生医学的新进展提供信息。”
一个纸研究结果发表在期刊上自然通讯。
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高勇等人。 2024年。Sox和POU转录因子的出现早于动物干细胞的起源。纳特·共同15、9868；编号：10.1038/s41467-024-54152-x
本文基于伦敦玛丽女王大学提供的新闻稿。
