听说过断尾的壁虎会长出来新的尾巴，听说过蝾螈可以再生他们的大脑吗？
2022/10/12 8:51:26 生物密探
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美西螈是一种水生蝾螈，以其再生脊髓、心脏和四肢的能力而闻名。这些两栖动物一生中都很容易产生新的神经元。1964年，研究人员观察到成年蝾螈可以再生大脑的一部分，即使一大段被完全删除。那么，蝾螈在受伤后如何完美地再生他们的大脑呢？ 苏黎世联邦理工学院的特罗伊特莱因实验室和维也纳的分子病理学研究所的田中实验室，创建了构成蝾螈大脑一部分的细胞图谱，阐明了它的再生方式和跨物种的大脑进化。并探究了轴突是否能够再生大脑中的所有不同细胞类型，包括连接一个大脑区域到另一个大脑区域的连接。
为什么要看细胞？ 不同细胞类型具有不同的功能。他们能够专注于某些角色，因为他们每个人都表达不同的基因。了解大脑中细胞的类型以及它们的作用有助于澄清大脑如何工作的整体情况。它还允许研究人员对进化进行比较，并试图找到跨物种的生物趋势。 了解哪些细胞在表达哪些基因的一种方法是使用单细胞核糖核酸测序。该工具允许研究人员计算特定样品的每个细胞内活性基因的数量。这提供了每个单元在收集时正在执行的活动的“快照”。
绘制蝾螈大脑 研究团队决定集中研究美西蝾螈的端脑。因为在人类中，端脑是大脑的最大分区，包含一个叫做新皮层的区域，在动物行为和认知中起着关键作用。在最近的进化过程中，与其他大脑区域相比，新皮层的体积大大增加。同样，组成端脑的细胞类型高度多样化，并且随着时间的推移复杂性增加，使得这个区域成为一个有趣的研究领域。 研究者使用 scRNA-seq 来鉴定组成美西蝾螈端脑的不同类型的细胞，包括不同类型的神经元和祖细胞，或者可以分裂成更多的细胞或者转变成其他细胞类型的细胞。确定了当祖细胞变成神经元时哪些基因是活跃的，并且发现许多在成熟神经元之前通过一种称为神经母细胞的中间细胞类型。 然后，通过移除其头颅的一部分来测试蝾螈再生。使用scRNA-seq的专门方法，能够捕获和测序所有处于不同再生阶段的新细胞，从损伤后1周到12周。最终，发现所有被移除的细胞类型都已完全恢复。 观察到大脑再生发生在三个主要阶段。第一阶段从祖细胞数量的快速增加开始，这些细胞中的一小部分激活伤口愈合过程。在第二阶段，祖细胞开始分化成神经母细胞。最后，在第三阶段，神经母细胞分化成最初丢失的相同类型的神经元。 令人惊讶的是，研究者还观察到切断了神经元连接在移除的区域和大脑的其他区域之间已经重新连接。这种重新布线表明再生区域也恢复了其原始功能。
两栖动物和人类大脑 将两栖动物加入到进化的谜团中，研究人员就可以推断出大脑及其细胞类型是如何随着时间的推移而变化的，以及再生背后的机制。 将蝾螈数据与其他物种进行比较时，发现它们端脑中的细胞与哺乳动物的海马体和嗅觉皮层有很强的相似性。海马体是大脑中负责记忆形成的区域，嗅觉皮层是大脑中负责嗅觉的区域。研究者甚至发现一种美西蝾螈细胞类型与新皮层有一些相似之处，新皮层是人类大脑中以感知、思维和空间推理而闻名的区域。这些相似性表明，大脑的这些区域可能在进化上是保守的，或者在进化过程中保持可比性，并且哺乳动物的新皮层可能在两栖动物的端脑中具有祖先细胞类型。 虽然研究揭示了大脑再生的过程，包括涉及哪些基因以及细胞最终如何成为神经元，但仍然不知道是什么外部信号启动此过程。此外，也不知道研究者确定的过程是否仍然适用于后来进化的动物，如小鼠或人类。
大脑进化之谜一直是科学家们致力研究的课题，哥伦比亚大学的 Tosches 实验室研究了另一种蝾螈(Pleurodeles wall)细胞类型的多样性，而中国广东医学科学院的费氏实验室和生命科学公司 BGI 的合作者研究了蝾螈前脑细胞类型是如何在空间上排列的。 识别美西蝾螈大脑中的所有细胞类型也有助于为再生医学的创新研究铺平道路。老鼠和人类的大脑基本上已经失去了自我修复或再生的能力。严重脑损伤的医疗干预目前主要集中在药物和干细胞疗法，以促进或促进修复。研究美西蝾螈完成近乎完美再生的基因和细胞类型可能是改进严重损伤治疗和释放人类再生潜力的关键。
资料来源：
1.https://neurosciencenews.com/axolotls-brain-regeneration-21355/
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