近日，鄭州大學(xué)河南省醫(yī)藥科學(xué)研究院、華大基因?qū)W院在腦再生時空圖譜方面取得突破性進(jìn)展。學(xué)院2020級碩士研究生楊蘊(yùn)智作為共同第一作者、2019級碩士研究生姜宇佳作為共同作者在國際著名學(xué)術(shù)期刊Science上發(fā)表了題為Single-Cell Stereo-seq reveals induced progenitor cells involved in axolotl brain regeneration的學(xué)術(shù)論文，并作為封面文章。
鄭州大學(xué)河南省醫(yī)藥科學(xué)研究院和華大基因?qū)W院為共同第一作者單位。至此，學(xué)院以共通訊或共一作身份在Cell (《細(xì)胞》）、Nature (《自然》）和Science（《科學(xué)》）等國際著名期刊發(fā)表學(xué)術(shù)文章。
該項(xiàng)研究基于華大基因空間增強(qiáng)分辨率組學(xué)測序技術(shù)(Stereo-seq)，構(gòu)建了世界上第一個蠑螈(Ambystoma mexicanum)大腦發(fā)育和再生的時空細(xì)胞圖譜，這也是全球首個腦再生時空圖譜，揭示了腦損傷如何自我愈合。
該論文作為《科學(xué)》雜志封面文章
研究中使用的墨西哥鈍口螈，可以再生受損的附屬物和多個內(nèi)部器官，包括大腦。因此被科學(xué)家們作為重要的模式生物來研究再生相關(guān)難題。兩位同學(xué)所在研究團(tuán)隊首先構(gòu)建了涵蓋六個發(fā)育階段和七個損傷誘導(dǎo)再生階段的端腦切片的一組空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，確定發(fā)育過程中存在的33種細(xì)胞類型和參與再生的28種細(xì)胞類型，包括不同類型的興奮性神經(jīng)元和抑制性神經(jīng)元，以及幾種室管膜膠質(zhì)細(xì)胞（ependymoglia cell）亞型。展示了各類神經(jīng)元的分子特征以及空間分布動態(tài)變化，并發(fā)現(xiàn)蠑螈腦從青少年時期就開始特化出具有空間區(qū)域特征的神經(jīng)干細(xì)胞亞型。
為了研究蠑螈腦損傷后的再生過程，研究團(tuán)隊對蠑螈腦的皮層區(qū)域進(jìn)行機(jī)械損傷手術(shù)，并在損傷后的第2、5、10、15、20、30及60天，利用時空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq對大腦樣本進(jìn)行“拍照”，得到各個時間點(diǎn)的蠑螈腦再生圖集，完整記錄了蠑螈大腦從損傷，到再生修復(fù)完成的過程。通過對比7個時期再生“照片”和過程中的傷口狀態(tài)，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，傷口區(qū)域在損傷早期就出現(xiàn)了新的神經(jīng)干細(xì)胞亞群，這群重要的細(xì)胞由損傷區(qū)域附近的其他神經(jīng)干細(xì)胞亞群在受到損傷刺激后轉(zhuǎn)化而來，并在后續(xù)的再生過程中新生出神經(jīng)元以填補(bǔ)損傷部位缺失的神經(jīng)元。此外，雖然傷口處在修復(fù)早期便開始逐步被新生組織填充，但直到損傷后第60天，“照片”才顯示損傷區(qū)域的細(xì)胞類型及空間分布恢復(fù)到了未損傷側(cè)的狀態(tài)。
同時，研究團(tuán)隊還觀察到，墨西哥蠑螈端腦的再生在分子級聯(lián)反應(yīng)和潛在的細(xì)胞譜系轉(zhuǎn)換方面表現(xiàn)出與發(fā)育期間類似的神經(jīng)發(fā)生模式，這表明大腦再生部分地再現(xiàn)了發(fā)育過程。
蠑螈腦再生時空圖譜
通過研究，找到了蠑螈腦再生過程中的關(guān)鍵神經(jīng)干細(xì)胞亞群，描繪了此類干細(xì)胞亞群重構(gòu)損傷神經(jīng)元的過程，同時還發(fā)現(xiàn)腦再生與發(fā)育過程具有一定的相似性，為認(rèn)知腦結(jié)構(gòu)和發(fā)育過程提供助力，為神經(jīng)系統(tǒng)的再生醫(yī)學(xué)研究和治療提供新的方向。
該研究對于理解腦再生這一重要的生命過程、兩棲類動物腦結(jié)構(gòu)以及大腦結(jié)構(gòu)的演化具有重要意義，為尋找有效的臨床治療方法，促進(jìn)人類組織器官自我修復(fù)與再生提供了新的方向，也為物種進(jìn)化研究提供了寶貴的數(shù)據(jù)資源。研究者將通過時空多組學(xué)技術(shù)去探究更多器官、更多物種的發(fā)育和再生過程，找到再生過程中的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制，助力人類再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展。”
一直以來，“開拓進(jìn)取、銳意創(chuàng)新”是一代又一代鄭大師生共同堅守的信仰，他們勇攀科學(xué)高峰，矢志科技報國，應(yīng)強(qiáng)國建設(shè)之所需，獻(xiàn)一份屬于鄭大的光與熱。
自進(jìn)入國家世界一流大學(xué)建設(shè)序列以來，鄭大努力構(gòu)建創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展體系，不斷培育科研平臺，提升創(chuàng)新能力。入選“雙一流”建設(shè)高校以來：鄭州大學(xué)新增國家級科研平臺18 個；牽頭或參與6家省實(shí)驗(yàn)室；五年來先后承擔(dān)參與國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家科技重大專項(xiàng)等項(xiàng)目課題180項(xiàng)；2021年獲批國家自然科學(xué)基金、國家社會科學(xué)基金項(xiàng)目共計 439 項(xiàng)；在多個領(lǐng)域取得突破性成果，獲國家科技進(jìn)步獎8 項(xiàng)（含科普獎 1 項(xiàng)）、國家技術(shù)發(fā)明獎 2 項(xiàng)、國家自然科學(xué)獎 2 項(xiàng)。（數(shù)據(jù)截至2022年7月2日）
拓展閱讀：
鄭州大學(xué)華大基因?qū)W院為鄭州大學(xué)二級學(xué)院，十九個科研平臺之一，依托河南省醫(yī)藥科學(xué)研究院建設(shè)運(yùn)行，2018年3月9日由鄭州大學(xué)和深圳華大基因科技有限公司簽署協(xié)議合作共建的研究型學(xué)院。學(xué)院致力于精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等相關(guān)研究，建成國際化、高水平的研究型學(xué)院，打造國際一流科研平臺、創(chuàng)新平臺和技術(shù)輻射平臺，培養(yǎng)生物醫(yī)藥領(lǐng)域科研和產(chǎn)業(yè)需要的高層次創(chuàng)新拔尖人才。
鄭州大學(xué)與深圳華大基因科技有限公司簽約共建鄭州大學(xué)華大基因?qū)W院
華大成立于1999年，是全球最大的基因組學(xué)研發(fā)機(jī)構(gòu)。華大以“產(chǎn)學(xué)研”一體化的創(chuàng)新發(fā)展模式引領(lǐng)基因組學(xué)的發(fā)展，通過遍布全球的分支機(jī)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)鏈各方建立廣泛的合作，將前沿的多組學(xué)科研成果應(yīng)用于醫(yī)學(xué)健康、農(nóng)業(yè)育種、資源保存等領(lǐng)域，推動基因科技成果轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)基因科技造福人類。
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本文部分素材來源：鄭州大學(xué)官微、河南省醫(yī)藥科學(xué)研究院、華大基因?qū)W院
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