我國科學家打開基因“開關” 實現小鼠耳廓再生

壁虎斷尾重生，蠑螈大腦自愈，哺乳動物中的兔子、山羊等也具備一定的再生能力。而人類、小鼠這類高等哺乳動物受傷後，往往只能結疤癒合，無法“原裝”再生。為什麼高等哺乳動物在進化過程中丟失了這些能力？這是生物學界的一大謎題。最近，科學家們在小鼠和兔子的“耳朵”上找到了關鍵線索。

近日，北京華大生命科學研究院聯合北京生命科學研究所，首次發現Aldh1a2基因的表達不足導致的視黃酸合成不足是高等哺乳動物小鼠耳廓再生失敗的核心機制。*在激活該基因後，小鼠耳廓實現再生。*這為深入理解進化過程中哺乳動物的再生能力丟失提供了新的見解，併為再生醫學和人類受損器官的重建與再生提供了重要靶標。相關成果6月27日在國際頂級學術期刊《科學》發表。

研究團隊選取了哺乳動物特有器官耳廓（外耳）為研究模型，基於單細胞RNA測序和華大自主研發的時空組學技術，描繪了可再生物種（兔子）與不可再生物種（小鼠）耳廓損傷後再生/修復的高分辨率單細胞時空動態過程，逐時逐步觀察傷口處每個細胞類型的變化和基因表達動態，精確對比再生過程和普通癒合過程有何不同。

結果發現，小鼠耳廓再生失敗與視黃酸合成不足有關。視黃酸是維生素A的一種代謝產物，與細胞發育密切相關。而小鼠視黃酸不足主要是因為視黃酸合成限速酶Aldh1a2的表達不足，以及視黃酸本身的降解加速。

△兔子耳廓再生與小鼠耳廓修復過程中視黃酸的合成和降解

激活關鍵基因 小鼠耳廓再生

如果人為按下這些丟失的“開關”，是否就能讓失去再生能力的動物實現再生呢？研究團隊進行了探索：他們嘗試直接激活Aldh1a2基因或外源補充視黃酸，發現都可以使本不具備再生能力的成年小鼠耳廓傷口，出現了多能性細胞（成纖維細胞），從而重建了耳廓的軟骨與神經組織。也就是説，小鼠耳朵的傷口不再只是簡單結疤，而是實現了再生。

研究團隊基於單細胞時空組技術以及跨物種進化比較，系統描繪了器官損傷後，可再生物種與不可再生物種的細胞組成變化以及基因表達的時空動態變化，全面揭示了高等哺乳動物器官再生能力丟失的機制，為探索人類受損器官的重建與再生提供了重要靶標和理論依據。

（總枱央視記者 帥俊全 褚爾嘉）