科技日報記者 張夢然
最新一期《自然·通訊》雜志上發(fā)表了一項具有里程碑意義的成果：科學(xué)家利用單細(xì)胞生物的遺傳基因創(chuàng)造出一種多能干細(xì)胞，并使這些干細(xì)胞完全發(fā)育成小鼠，成功重寫了“生命劇本”。這項研究揭示了人類與單細(xì)胞生物共享一個早于動物的共同祖先，從而重新定義了人們對干細(xì)胞遺傳起源的理解，并為探索遺傳工具進化的多功能性提供了全新視角。
在這項看似科幻小說般的實驗中，包括英國倫敦瑪麗女王大學(xué)在內(nèi)的國際團隊利用了一種在領(lǐng)鞭毛蟲中發(fā)現(xiàn)的特定基因，成功創(chuàng)建了干細(xì)胞，并進一步利用這些干細(xì)胞培育出了活生生的小鼠。領(lǐng)鞭毛蟲是一種與動物有親緣關(guān)系的單細(xì)胞生物，其基因組中包含類似于驅(qū)動哺乳動物干細(xì)胞多能性的Sox基因版本。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了長久以來認(rèn)為關(guān)鍵基因僅在動物體內(nèi)進化的觀點。
團隊指出，能夠使用源于近親的分子工具成功培育出小鼠，標(biāo)志著在接近10億年的進化歷程中，某些功能展現(xiàn)出了驚人的連續(xù)性。而對于干細(xì)胞形成至關(guān)重要的基因，可能早在干細(xì)胞本身出現(xiàn)之前就已經(jīng)存在。
團隊此次嘗試將來源于領(lǐng)鞭毛蟲的Sox基因?qū)胄∈蠹?xì)胞中，以此替代原有的Sox2基因，成功實現(xiàn)了細(xì)胞向多能干細(xì)胞狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。為了測試實際效果，團隊將它們注入了正在發(fā)育的小鼠胚胎內(nèi)。結(jié)果顯示，這些嵌合小鼠不僅存活下來，而且展現(xiàn)出了一系列供體胚胎及實驗室誘導(dǎo)干細(xì)胞的顯著特征，如黑色毛發(fā)斑點和黑色眼睛，表現(xiàn)出古老基因扮演的核心角色。
該研究的意義遠遠超出進化生物學(xué)領(lǐng)域，還可能開啟再生醫(yī)學(xué)的新篇章——科學(xué)家或許可以開發(fā)出更為高效的干細(xì)胞療法，改善細(xì)胞重編程技術(shù)，為治療疾病或修復(fù)受損組織開辟新途徑。
總編輯圈點：
看到兩種老鼠的對比照片，著實讓人有汗毛倒豎的感覺。來自單細(xì)胞生物領(lǐng)鞭毛蟲的特定基因，在小鼠身上得到了如此明顯的表達。而且，這黑色眼睛的小鼠，是通過領(lǐng)鞭毛蟲的遺傳工具“構(gòu)建”出來的！看似在進化樹上已經(jīng)分道揚鑣許久，但單細(xì)胞生物基因依然能與哺乳動物細(xì)胞融合，甚至在哺乳動物體內(nèi)扮演核心角色。這兩只小鼠，給了我們關(guān)于生物起源的新思考，讓我們重新認(rèn)識基因的延續(xù)性，也讓我們看到了干細(xì)胞療法的新可能。
