永远年轻的蝾螈可以再生自己的大脑

墨西哥蝾螈因其独特而可爱的外观而成为一种受欢迎的宠物。

与其他经历蜕变的蝾螈不同，蝾螈(发音为ACK-suh-LAH-tuhl)永远不会超过幼虫，幼年阶段，这种现象称为新生期。它还以其再生失去的四肢和其他组织的能力而闻名，例如大脑，脊髓，尾巴，皮肤，四肢，肝脏，骨骼肌，心脏，上下颌以及视网膜，角膜和晶状体等眼组织。

在脑损伤后，哺乳动物，包括人类，几乎无法再生丢失的组织。相比之下，一些动物，如鱼和轴螈，可能会用新的神经元补充受伤的大脑区域。

大脑再生需要以特定时间和区域的方式协调复杂的反应。为了更好地理解这一过程，华大基因及其研究合作伙伴在《科学》杂志上发表的一项研究中，应用 Stereo-seq 技术在以单细胞分辨率开发和再生过程中重建蝾螈大脑结构。检查允许轴突再生大脑的基因和细胞类型可能是改善严重损伤治疗和释放人类再生潜力的关键。

研究小组从六个发育阶段和七个再生阶段收集了蝾螈样品，并提供了相应的时空 Stereo-seq 数据。六个发展阶段包括：

– 孵化后的第一个喂养阶段(第44阶段);

– 前肢发育阶段(第54阶段);

– 后肢发育阶段(第57阶段);

– 少年阶段;

– 成年期;

– 蜕变

通过对不同发育阶段细胞类型的系统研究，研究人员发现，在发育早期阶段，位于VZ区的神经干细胞很难区分亚型，而具有专门的神经干细胞亚型，从青春期开始就具有空间区域特征，从而表明各种亚型在再生过程中可能具有不同的功能。

在研究的第三部分，研究人员生成了一组脑端关节切片的空间转录组数据，这些数据涵盖了七个损伤诱导的再生阶段。15天后，新的神经干细胞亚型reaEGC(反应性室管膜细胞)出现在伤口区域。

伤口处出现部分组织连接，20~30天后，新组织再生，但细胞类型组成与未损伤组织明显不同。受损区域的细胞类型和分布直到损伤后60天才恢复到未受伤组织的状态。

参与这一过程的关键神经干细胞亚型(reaEGC)来源于伤口附近静止神经干细胞亚型(wntEGC和sfrpEGC)在受到损伤刺激后的激活和转化。

发育和再生过程中神经元的形成有什么异同?研究人员在发育和再生之间发现了类似的模式，即从神经干细胞到祖细胞，随后进入未成熟的神经元，最后进入成熟的神经元。

通过比较这两个过程的分子特征，研究人员发现，在再生和发育过程中神经元形成过程非常相似，表明损伤诱导神经干细胞将自己转变为再生发育状态以启动再生过程。

“我们的团队分析了蝾螈脑再生过程中的重要细胞类型，并跟踪了其空间细胞谱系的变化，”本文第一作者、华大基因研究高级研究员Wei Xiaoyu博士说。“Stereo-seq揭示的关键细胞类型的时空动力学为我们提供了一个强大的工具，为生命科学的新研究方向铺平了道路。

通讯作者、华大基因研究院生命科学总监徐昕指出：“在自然界中，自我再生的物种很多，再生的机制也相当多样化。通过多组学方法，世界各地的科学家可以更系统地合作。

注意：本研究已通过伦理审查，并遵循相应的法规和伦理准则。

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