Science：揭示水螅再生神經系統的過程

　　微小的水螅是一種淡水無脊椎動物，與水母和珊瑚有親緣關系。把水螅切成兩半，幾天內它的身體和神經系統就會再生。加州大學戴維斯分校(University of California， Davis)的研究人員現在追蹤了水螅細胞的命運，揭示了三種干細胞如何變成神經、肌肉或其他組織。

　　加州大學戴維斯分校(UC Davis)分子和細胞生物學助理教授Celina Juliano、項目科學家Stefan Siebert和包括哈佛大學(Harvard University)博士后研究員Jeff Farrell在內的同事對2.5萬個水螅細胞的RNA轉錄本進行了測序，以追蹤幾乎所有分化細胞類型的遺傳軌跡。

　　Juliano說："單細胞測序的美妙之處，以及它對發育生物學家如此重要的原因在于，我們實際上可以捕捉到使細胞從干細胞分化為不同細胞類型的基因的表達。"

　　這項研究為發育生物學家提供了一幅高分辨率的水螅干細胞發育譜系圖。Siebert說，這些數據集將幫助研究人員了解在進化早期形成的調控基因網絡，這些基因網絡在包括人類在內的許多動物中是共享的。例如，了解水螅如何再生整個神經系統，可以幫助我們更好地了解人類的神經退行性疾病。

　　從三種干細胞中再生

　　水螅不斷地從三個不同的干細胞群中更新它們的細胞。研究人員分析了來自單個水螅細胞的信使RNA分子組(稱為轉錄組)，并根據它們表達的基因對細胞進行分組。然后，他們可以建立一個決策樹，展示干細胞的每個譜系如何產生不同的細胞類型和組織。例如，間質干細胞譜系產生神經細胞、腺體細胞和觸須上的刺細胞。

　　Juliano說："通過構建間質譜系的決策樹，我們意外地發現了神經元和腺體細胞分化通路具有共同的細胞狀態的證據。因此，在做出最終決定之前，間質干細胞似乎要經過一種同時具有腺體和神經元潛能的細胞狀態。"

　　單細胞分子圖譜也使得Juliano和他的同事能夠識別出控制這些決策過程的基因，這將是未來研究的重點。研究人員對水螅再生神經系統的能力特別感興趣，這可能為治療人類創傷或退行性疾病提供見解。

　　"所有的生物體都有相同的損傷反應途徑，但在某些生物體中，如水螅，它會導致再生，"合著者、研究生Abby Primack說。"在其他生物體中，比如人類，一旦我們的大腦受傷，我們就很難恢復，因為大腦缺乏我們在水螅身上看到的那種再生能力。"