让蝾螈大脑再生的“关键群体”被锁定

本文转自：科技日报

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墨西哥钝口螈
◎洪恒飞本报采访人员江耘
蝾螈的基因编码序列与人类极其相似。研究蝾螈脑再生的启动机制，并发现其中的关键基因，或将为人类神经系统损伤和退行性疾病的恢复提供指导。
顾颖
杭州华大生命科学研究院博士
脊椎动物的大脑是一个重要而复杂的器官，控制着动物的行为、情感和记忆。人类大脑有860亿个神经元。这些神经元彼此之间相互连接，赋予了大脑极强的创造能力。但美中不足的是，人类大脑尤为脆弱，在遭遇损伤后往往难以修复。
近日，国际学术期刊《科学》刊登了由杭州华大生命科学研究院、广东省人民医院、武汉大学等来自3个国家18家单位共同合作完成的研究成果——全球首个高分辨率蝾螈脑再生时空图谱。
该研究找到了蝾螈脑再生过程中的关键神经干细胞亚群，揭秘了蝾螈大脑自行恢复的过程，为神经系统的再生医学研究和治疗提供了新的方向。
从蝾螈脑再生憧憬人类大脑的“超能力”
创伤性脑损伤又叫颅脑创伤，是导致人类死亡和残疾的主要原因之一。在中国，每年约有10万人因创伤性脑损伤而死亡、数十万人因其而永久残疾。造成创伤性脑损伤常见的原因是跌倒、交通事故等外力因素。根据损伤程度和部位的不同，创伤性脑损伤可以分为脑震荡、脑挫裂伤等。
据悉，脑震荡会引发暂时性的失忆、意识混乱等症状，但这些症状多数可自行恢复，不会造成脑组织结构的明显损伤；而脑挫裂伤则会导致部分脑组织的坏死。
由于人脑神经元再生困难，损伤处会由胶质细胞填充并会导致邻近脑组织的萎缩。遭受脑挫裂伤后，病人可能出现意识不清、烦躁不安等症状，其平衡力或协调性也可能出现障碍，思考能力、情绪控制、肢体活动、感官能力以及记忆力都可能受到损害。通常来说，脑挫裂伤需要通过相应的医学手段进行治疗，病人自行恢复的概率很低。
与人类不同，硬骨鱼、蝾螈等低等脊椎动物具有强大的器官再生能力。其中，墨西哥钝口螈作为蝾螈的一种，不仅能再生四肢、尾巴、眼睛、皮肤以及肝脏等器官，还可以再生大脑，因此被科学家们作为重要的模式生物来研究与再生有关的问题。从另一个角度讲，相比于其他再生能力强的生物，如无脊椎动物涡虫和鱼类斑马鱼，墨西哥钝口螈的进化地位较高，脑结构与人脑也有一定相似之处，是较为理想的研究对象。
论文共同通讯作者、杭州华大生命科学研究院顾颖博士表示：“蝾螈的基因编码序列与人类极其相似。研究蝾螈脑再生的启动机制，并发现其中的关键基因，或将为人类神经系统损伤和退行性疾病的恢复提供指导。 ”
干细胞状态转化或成脑损伤复原关键
本次研究中，研究团队对人工培育的墨西哥钝口螈脑中的皮层区域进行机械损伤手术，并对损伤后第2、5、10、15、20、30及60天的大脑样本进行分析，完整记录了蝾螈大脑从损伤到再生修复完成的过程，构建了蝾螈脑再生的高分辨率时空图谱。
“目前，针对蝾螈脑损伤再生的研究主要集中在其端脑上。 ”论文第一作者、杭州华大生命科学研究院的魏小雨博士介绍道，研究团队在蝾螈端脑一侧切除了面积约0.25平方毫米的方形切口，以构建脑损伤模型。
值得注意的是，虽然蝾螈能存活10到15年，但是其并不能在整个生命周期内都进行再生。