本文转自：南方日报

墨西哥钝口螈。

本栏均为华大生命科学研究院供图

(资料图)

墨西哥钝口螈脑再生时空图谱。

人类大脑在受伤之后，很难自行恢复，但墨西哥钝口螈不仅能再生四肢、尾巴、眼睛、皮肤以及肝脏等器官，甚至还可以再生大脑。

为什么墨西哥钝口螈可以再生大脑？在这个过程中，发生了哪些关键的变化？有哪些重要的细胞参与？它们又分别行使了哪些功能？

为解答上述问题，由华大生命科学研究院、广东省人民医院等来自3个国家的18个单位的科学家共同组成的研究团队分析比较了墨西哥钝口螈脑发育和再生过程，构建了全球首个墨西哥钝口螈脑再生时空图谱。

通过研究，科学家找到了墨西哥钝口螈脑再生过程中的关键神经干细胞亚群，描绘了此类干细胞亚群重构损伤神经元的过程，同时还发现其脑再生与发育过程具有一定的相似性，为认知脑结构和发育过程提供助力，为神经系统的再生医学研究和治疗提供新的方向。9月2日，相关成果以背靠背封面文章的形式发表于国际顶级学术期刊《科学》（Science）。相关研究成果已通过伦理审查，严格遵循相应法规和伦理准则。实验中使用的墨西哥钝口螈为实验室培养而来。

关键神经干细胞亚群

重构脑损伤神经元

墨西哥钝口螈是蝾螈亚目钝口螈属的一类两栖动物，成体体长在20—25厘米，头大口裂大扁平头部的两侧分布着六根羽状的粉红色外鳃，形似龙的犄角，因而也被称作“六角恐龙”。其具有强大的再生能力，被科学家们作为重要的模式生物来研究再生的相关难题。

要了解墨西哥钝口螈大脑如何再生，科学家首先要了解大脑是如何发育来的。据悉，科学家们利用堪称超广角百亿像素“生命照相机”的时空组学技术Stereo-seq，在墨西哥钝口螈脑发育的6个重要时期，分别拍摄照片，这组照片就构成了墨西哥钝口螈的脑发育时空图谱。

通过时空图谱，科学家们能够看到墨西哥钝口螈脑在发育的过程中，各类神经元的分子特征以及空间分布动态变化。结果发现，墨西哥钝口螈脑从青少年时期就开始特化出具有空间区域特征的神经干细胞亚型。

据悉，神经干细胞是一种具有分裂潜能和自我更新能力的母细胞，在神经系统疾病修复中扮演重要角色。

那大脑受到损伤后再生的过程是如何的呢？研究团队对墨西哥钝口螈脑的皮层区域进行机械损伤手术，并在损伤后的第2、5、10、15、20、30及60天，利用时空组学技术Stereo-seq对大脑样本进行拍照，得到各个时间点的脑再生图集，完整记录了墨西哥钝口螈大脑从损伤到再生修复完成的过程。

据了解，脑再生需要以时间和区域特定的方式协调复杂的反应，确定参与这一过程的细胞和分子将促进科学家对大脑再生的理解。

通过对比7个时期再生照片和过程中的伤口状态，研究团队发现，伤口区域在损伤早期就出现了新的神经干细胞亚群，这群重要的细胞由损伤区域附近的其他神经干细胞亚群在受到损伤刺激后激活转化而来。“在后续损伤修复的过程中，我们看到这一群重要的激活态的神经干细胞亚群能够增殖，并且逐步分化。它们首先分化成中间态的神经祖细胞，进而分化成了未成熟的神经元，最后形成了成熟的神经元。经过这样的分化过程，来填补损伤造成的神经元缺失，最后实现了损伤后脑部的神经再生。”论文的共同通讯作者、杭州华大生命科学研究院顾颖博士表示。

此外，虽然伤口处在修复早期便开始逐步被新生组织填充，但直到损伤后的第60天，照片才显示损伤区域的细胞类型及空间分布恢复到了未损伤侧的状态。

纳米级时空组学技术

实现原位细胞观察

由于墨西哥钝口螈的基因组巨大，科学家需要进行大量基因测序和海量数据分析。

关键词： 再生能力