徐讯/顾颖/刘光慧合作绘制蝾螈肢体再生的动态细胞及分子图谱

器官原位再生对于临床医学应用具有重大意义，是再生医学研究亟待突破的重点。哺乳动物再生能力较弱，用于再生机制研究受诸多限制。墨西哥钝口螈（Ambystoma mexicanum）的多个器官、组织都具有强大的再生能力，是理想的再生研究模式物种。近年来发展迅速的单细胞转录组测序技术（scRNA-seq）能在单个细胞水平对复杂生物学现象进行解析，利用该技术全面展示蝾螈肢体再生过程中细胞和基因表达水平的动态变化，有望实现对关键调控因子的挖掘，描绘完整的蝾螈肢体原位再生调控通路，并为高等动物的器官原位再生和体外制造提供理论及实践基础。

2020年8月3日，深圳华大生命科学研究院徐讯研究员、顾颖副研究员团队和中国科学院动物研究所刘光慧研究员团队合作在Protein & Cell 杂志上在线发表了题为“Dynamic cell transition and immune response landscapes of axolotllimb regeneration revealed by single-cell analysis”的研究论文，绘制了蝾螈肢体再生过程中独特的细胞动态变化过程和分子调控特征，推动了人们对器官组织再生机制的认识。

研究人员针对成年墨西哥钝口螈断肢再生的过程，选取8个代表性时间点（包括静息期、再生早中晚期、再分化期等时期）并进行了超过4万个单细胞的转录组数据分析。该研究涵盖蝾螈断肢再生的全过程，鉴定出12个重要细胞类群并揭示了细胞高度动态的变化规律。

研究发现之一是上皮细胞和间充质细胞随再生过程呈现出细胞状态的高度转化。在再生早期，上皮细胞类群的数量下降，基因表达谱也显示上皮细胞向间充质细胞转化（EMT）的趋势；而再生后期则相反，呈现间充质向上皮细胞转化（MET）的趋势。研究人员猜想这一涉及多种细胞类群的EMT-MET转化过程，可能是促进蝾螈断肢完全再生的机制之一。

发现之二是研究人员通过比较蝾螈肢体再生与小鼠伤癒过程，发现影响疤痕愈合结果的细胞纤维化调控和免疫微环境调控在两种生物中差异极大。其中，蝾螈肢体再生过程的细胞衰老及纤维化水平较低，相关基因表达水平仅于再生中期在个别细胞类型中短暂上调。但是在小鼠伤癒模型中，与细胞衰老及纤维化相关的基因在大多数细胞中均持续高表达。

文章总结（图源自Protein & Cell ）

此外，研究者在蝾螈再生过程中观察到一群特殊的巨噬细胞类群，根据其基因表达特征初步判定为一类抗炎/促溶解型的巨噬细胞。这群巨噬细胞出现在蝾螈肢体再生早期并持续存在于再生重塑的关键时期，其作用可能是拮抗促炎症型巨噬细胞并抑制炎症反应；有趣的是，在小鼠伤癒的前中期并未检测到这类具有相应表达特征的抗炎/促溶解型巨噬细胞，相反促炎症型的巨噬细胞则于伤癒早期即在伤口处开始富集。综上，蝾螈再生过程中独特的纤维化调控特征，以及由抗炎型巨噬细胞构成的特异性免疫微环境，很有可能是蝾螈无疤痕的结构重建型再生的关键。

该项研究从单细胞的角度解析了蝾螈断肢再生的细胞和分子机制，为后续工作打开了视野，并为建立完善的哺乳动物再生模型及揭示高等动物组织再生规律，提供了理论基础和指导方向。

据悉，该研究由深圳华大生命科学研究院黎瀚博博士、魏小雨博士研究生、周丽以及中国科学院北京基因组研究所张维琦研究员共同完成主要工作。徐讯研究员、顾颖副研究员和刘光慧研究员为该文章通讯作者。

参考消息：

https://link.springer.com/article/10.1007/s13238-020-00763-1