陳根：蚯蚓再生能力探究，將建立再生醫(yī)學新模型!

文/陳根

自然界中動物的再生能力一直是一個迷人且非常復雜的生物過程。斑馬魚、蠑螈和壁虎等脊椎動物可以愈合傷口，甚至再生失去的心臟、尾巴、晶狀體器官或附屬物。用少數(shù)組織和細胞再生整個生命體的“能力”也廣泛應用于干細胞生物學和醫(yī)學的再生。

蚯蚓是再生能力最突出的附肢。蚯蚓不僅是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，而且以其前段和后段極強的再生能力而聞名。但在過去，蚯蚓為什么有再生能力一直是個謎。近日，中科院昆明動物研究所發(fā)表在《自然·通訊》上的一項研究成果揭示了蚯蚓再生的分子細胞學機制。

我們的研究團隊發(fā)現(xiàn)，渦蟲等高再生物種的核心調(diào)節(jié)因子EGR1(一種早期生長因子)不僅在蚯蚓再生過程中差異表達，而且還顯著差異表達并上調(diào)其側(cè)翼的LINE2轉(zhuǎn)座因子，因此推測這些差異表達顯著的元件可能通過調(diào)節(jié)鄰近基因參與蚯蚓再生過程。另一方面，研究團隊在蚯蚓基因組中發(fā)現(xiàn)了大量的基因復制事件。這些擴展的基因家族主要集中在發(fā)育生物學途徑中，而發(fā)育和再生在一些途徑中可能常常是共同的。

研究小組還發(fā)現(xiàn)，一些顯著擴展的基因家族可能通過增加拷貝數(shù)劑量效應來調(diào)節(jié)蚯蚓再生過程。此外，對蚯蚓再生早期單細胞轉(zhuǎn)錄組的分析表明，干細胞是蚯蚓再生72小時后傷口愈合部位的高比例細胞，多能干細胞在蚯蚓再生早期發(fā)揮重要作用。

對人類來說，干細胞是一種具有增殖和分化能力的多能細胞。在一定條件下，這種細胞可以從單個細胞分化成許多不同的細胞，就像樹枝、樹葉和花朵可以在樹干上產(chǎn)生一樣。

根據(jù)分化能力，干細胞可分為全能干細胞、多能干細胞和單能干細胞。全能干細胞一般指從受精卵到卵裂期32細胞的所有細胞，可以分化成任何類型的細胞。但隨著人體的發(fā)育成熟，體內(nèi)的細胞逐漸失去分化能力，只有骨髓、脂肪等仍保留少量具有分化能力的細胞。

干細胞有廣泛的醫(yī)療用途。本研究提供的一些蚯蚓再生的候選分子細胞學機制也提示蚯蚓可以作為研究再生生物學或再生醫(yī)學的新模型，這將有助于干細胞的研究和應用。