网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

黑猫警长注意!“一只耳”要长全了……

0
分享至

在哺乳动物王国里,藏着许多令人费解的进化谜题。当你看到蝾螈能再生断肢,斑马鱼能修复心脏时,可曾想过,为什么身为哺乳动物的我们,连耳朵上一个微小的伤口都难以完美愈合?这个看似简单的问题,背后却隐藏着再生医学最核心的奥秘。

蝾螈截肢后再生代表性图像(图片来源:参考文献[1])

最近,北京生命科学研究所、清华大学生物医学交叉研究院研究员王伟实验室与北京华大生命科学研究院研究员邓子卿、西北农林科技大学教授罗军等团队合作,在《科学》发表研究论文,他们找到了控制哺乳动物再生的“基因开关”,让本不能再生的小鼠耳朵成功长出了全新的耳廓软骨、皮肤甚至神经。这究竟是如何实现的?

Part.1

耳朵上的再生之谜

为了解开再生的谜题,科学家盯上了哺乳动物的耳朵——耳廓虽小,但结构复杂,包含皮肤、软骨、血管,能够很好地体现再生能力。他们在兔子、山羊等具有再生能力的动物耳廓上打出4毫米孔洞,同时给小鼠、大鼠的耳廓打上2毫米小孔。结果发现,30天内,兔耳伤口竟能完全愈合;而小鼠耳廓的微小孔洞却一直无法闭合,仅留下了疤痕组织。

兔子和小鼠的耳廓再生结果(图片来源:参考文献[2])

令人意外的是,当研究人员用单细胞测序技术对兔子和小鼠受伤的耳廓组织进行分析时,竟然发现小鼠其实已经启动了再生的预备程序,它们和兔子一样,会在伤口处形成再生芽基,也就是由快速增殖的细胞组成的修复中心。但小鼠的再生程序就像被按下了暂停键,无法启动组织形态发生相关的再生基因。

这个发现推翻了传统认知:哺乳动物再生能力的缺失,并非因为无法启动修复,而是因为修复程序被强行中断了。

Part.2

揪出关键细胞:再生指挥官WIFs

为了找到程序中断的根源,科学家利用空间转录组技术分析了再生的耳廓组织,结果发现在伤口深处潜伏着一群关键细胞——伤口诱导成纤维细胞(WIFs)。它们如同再生工程的指挥官,在兔子体内高效调度修复工作:指挥干细胞分化软骨,引导血管新生,组织神经重建。

兔子和小鼠损伤耳廓组织中的WIFs(图片来源:参考文献[2])

但这群指挥官在小鼠体内却消极怠工了。通过对比数万个细胞基因表达谱,科学家发现,兔子的WIFs会激活469个再生相关基因,其中包括控制骨骼形态的Bmp2、调控组织重建的Lef1等核心基因。而小鼠的WIFs却被疤痕基因主宰,特别是肌成纤维细胞标记物Acta2异常活跃,将伤口引向纤维化而非再生。

更关键的是,小鼠的WIFs不仅自身消极怠工,其周围微环境也十分恶劣。在兔子中,WIFs能接收表皮细胞发出的再生信号和肌肉细胞的形态发生指令,而小鼠的WIFs却被中性粒细胞释放的炎症因子所包围。

兔子和小鼠的WIFs中激活的基因(图片来源:参考文献[2])

Part.3

破解基因开关:Aldh1a2的进化封印

究竟是什么让WIFs罢工了?通过基因表达谱比较,研究团队发现了一个关键差异:Aldh1a2基因的表达。Aldh1a2编码的酶负责生产维甲酸(RA),这是一种已知在发育和再生过程中起重要作用的信号分子。

在兔子中,Aldh1a2在受伤后被强烈激活,源源不断地产生RA,这些RA分子精准定位到WIFs,激活再生程序;而在小鼠中,Aldh1a2的表达几乎检测不到。更糟的是,小鼠体内的RA降解途径在受伤后反而增强,导致本就匮乏的RA水平雪上加霜。

高再生潜能动物芽基中常见激活基因的鉴定,其中红色表示激活的基因,蓝色表示未激活的基因,小鼠耳廓为第二排(图片来源:参考文献[2])

为什么小鼠的Aldh1a2基因在受伤后无法正常激活呢?研究人员在比较了兔子和小鼠基因组后发现,兔子的Aldh1a2基因周围有6个增强子元件(AE1~AE6),其中有两个增强子(AE1和AE5)在耳廓受伤再生时会被强烈激活,与基因启动子相互作用,激活基因表达。而在小鼠中,Aldh1a2基因的6个增强子元件有5个彻底失活。这可能是因为在啮齿动物祖先的演化过程中,为了适应环境压力,抛弃了这个“再生开关”。

兔子和小鼠Aldh1a2基因的活性增强子和启动子(图片来源:参考文献[2])

Part.4

两种钥匙:重新打开“再生开关”

面对这个失效的“再生开关”,研究团队设计了两种破解方案:第一种是基因置换。通过改造的腺相关病毒载体(AAV),将兔子的Aldh1a2基因直接递送到小鼠耳部伤口。结果发现,原本不愈合的耳洞开始收缩,新生软骨在30天内形成完整环状结构,甚至重新长出了被切断的神经纤维。

上图显示过表达Aldh1a2的小鼠完全恢复了耳廓再生,下图为过表达的Aldh1a2的免疫荧光染色(红色)(图片来源:参考文献[2])

第二种是外源补充RA。结果显示,腹腔注射RA的小鼠耳廓在30天内完全再生,效果与基因治疗组相当。更有趣的是,当RA与其降解抑制剂TLZ联用时,再生速度进一步加快,证明了RA的代谢平衡对再生修复至关重要。

腹腔注射RA可完全恢复小鼠耳廓再生(图片来源:参考文献[2])

Part.5

人类能获得再生超能力吗?

这项研究不仅解释了为什么小鼠不能再生耳朵,更揭示了哺乳动物再生能力的进化调控共性。当团队分析其他可再生动物时,发现RA信号通路始终扮演关键角色:在斑马鱼鳍再生中调控骨骼模式(参考文献[3]),在蝾螈肢体再生中指导细胞分化(参考文献[4]),甚至在鹿角再生中协调季节性生长(参考文献[5])。而这项研究发现了RA与再生核心开关AP-1复合物的互动,更暗示了跨物种的保守调控机制。

小鼠在进化过程中耳廓再生失败的机制模型(图片来源:参考文献[1])

对人类医学而言,希望与挑战并存:目前RA药物已用于白血病治疗,安全性得到了验证。理论上,通过缓释材料将RA递送至关节软骨损伤处,或可激活人成纤维细胞的再生潜能。但挑战同样巨大,人类器官比小鼠耳廓复杂多得多,而且长期的RA治疗可能会引发维甲酸综合征、肝损伤等副作用。

Part.6

结语

从蜥蜴的尾巴到小鼠的耳朵,自然界隐藏的再生密码正被逐一破译。这项研究的价值远超耳廓再生本身,它首次在哺乳动物中证明,再生能力的丢失并非不可逆的进化代价,而只是调控再生的关键“基因开关”被关闭了。

或许不久的将来,皮肤创伤、关节软骨损伤甚至器官修复都将迎来全新的再生疗法。这一次,我们站在了解锁人类潜在再生能力的起点上。

参考文献:

[1] Zhulyn, Olena, et al. Evolutionarily divergent mTOR remodels translatome for tissue regeneration. Nature 620.7972 (2023): 163-171.

[2] Lin, W., et al., Reactivation of mammalian regeneration by turning on an evolutionarily disabled genetic switch. Science, 2025. 388(6754): p. eadp0176.

[3] White, J.A., et al., A zebrafish retinoic acid receptor expressed in the regenerating caudal fin. Development, 1994. 120(7): p. 1861-72.

[4] Duerr, T.J., et al., Retinoic acid breakdown is required for proximodistal positional identity during axolotl limb regeneration. Nat Commun, 2025. 16(1): p. 4798.

[5] Allen, S.P., M. Maden, and J.S. Price, A role for retinoic acid in regulating the regeneration of deer antlers. Dev Biol, 2002. 251(2): p. 409-23.

出品:科普中国

作者:李玉欢(吉林大学)

监制:中国科普博览

本文仅代表作者观点,不代表中国科普博览立场

本文首发于中国科普博览(kepubolan)

转载请注明公众号出处

推荐资源

关注使用“科学与中国”小程序,可观看以院士科普视频为代表的优秀科普视频,第一时间获取中国科学院公众科学日、科学节等科普活动报名信息。

转载注明出处 未经授权不得转载

转载授权、合作、投稿事宜,联系webmaster@kepu.net.cn

中国科普博览是中国科学院科普云平台,依托中国科学院高端科学资源,致力于传播前沿科学知识,提供趣味科教服务。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
2028年的AI世界:AI在各方面都超出预期,但经济面目全非

2028年的AI世界:AI在各方面都超出预期,但经济面目全非

知识圈
2026-02-23 13:14:49
春天,使劲吃这菜,一通便,二利尿,三止咳,教你一个做法

春天,使劲吃这菜,一通便,二利尿,三止咳,教你一个做法

阿龙美食记
2026-02-21 09:17:21
贝加尔湖坠车事件:活下来的江苏爸爸,往后的每一天都是煎熬

贝加尔湖坠车事件:活下来的江苏爸爸,往后的每一天都是煎熬

社会日日鲜
2026-02-23 14:05:41
李连杰为《镖人》孙艺洲叫屈:这哥们惨,整部戏演完了都没露脸

李连杰为《镖人》孙艺洲叫屈:这哥们惨,整部戏演完了都没露脸

大铁猫娱乐
2026-02-22 18:15:03
64岁香港知名男星近况曝光!暴瘦脸颊凹陷,颈纹明显,引网友担忧

64岁香港知名男星近况曝光!暴瘦脸颊凹陷,颈纹明显,引网友担忧

深圳晚报
2026-02-23 21:57:26
华为确实是出现了严重的问题,只是至今官方还没有公开承认

华为确实是出现了严重的问题,只是至今官方还没有公开承认

雪中风车
2026-02-22 20:18:26
挪威仅565万人为何冬奥18金霸榜? 澳媒:他们不搞体育特种兵体制

挪威仅565万人为何冬奥18金霸榜? 澳媒:他们不搞体育特种兵体制

劲爆体坛
2026-02-23 12:02:06
最让大龄剩女崩溃的是什么?网友:为啥我一个单身狗看的津津有味

最让大龄剩女崩溃的是什么?网友:为啥我一个单身狗看的津津有味

带你感受人间冷暖
2026-02-22 16:13:39
奥运冠军“拉拉链露胸”,让耐克绷不住了!

奥运冠军“拉拉链露胸”,让耐克绷不住了!

品牌营销报
2026-02-23 11:31:10
谷爱凌发布会落泪:刚得知外婆去世,我向她保证过会勇敢

谷爱凌发布会落泪:刚得知外婆去世,我向她保证过会勇敢

澎湃新闻
2026-02-22 23:24:28
乌克兰无人机侵袭莫斯科空域致航班大面积延误,多位中国游客滞留莫斯科机场10小时,有乘客称赶着回国上班,延误航班正陆续起飞

乌克兰无人机侵袭莫斯科空域致航班大面积延误,多位中国游客滞留莫斯科机场10小时,有乘客称赶着回国上班,延误航班正陆续起飞

极目新闻
2026-02-23 12:06:50
东北姑娘远嫁上海没回娘家过年,妈妈寄了120个“单间饺子”:防止饺子会坨,四个一袋饺子之间用绳子系上;网友:妈妈的爱无声却震耳欲聋

东北姑娘远嫁上海没回娘家过年,妈妈寄了120个“单间饺子”:防止饺子会坨,四个一袋饺子之间用绳子系上;网友:妈妈的爱无声却震耳欲聋

极目新闻
2026-02-23 13:41:59
战斗民族至暗时刻:撒钱求人带飞机来飞,奈何全球航司无人敢应!

战斗民族至暗时刻:撒钱求人带飞机来飞,奈何全球航司无人敢应!

民航观点汇
2026-02-22 10:00:13
恭喜持股过节的朋友

恭喜持股过节的朋友

债市邦
2026-02-23 18:54:01
中国第一监狱:关的几乎全是高官,为防止泄密,牢房内有特殊布置

中国第一监狱:关的几乎全是高官,为防止泄密,牢房内有特殊布置

瓦伦西亚月亮
2026-02-20 17:37:18
张本遭世排37逼入绝境!又暂停又换衣整活儿 逆转后又模仿樊振东

张本遭世排37逼入绝境!又暂停又换衣整活儿 逆转后又模仿樊振东

颜小白的篮球梦
2026-02-23 15:37:23
上海高速,司机突然四肢瘫软,120因拥堵无法抵达

上海高速,司机突然四肢瘫软,120因拥堵无法抵达

看看新闻Knews
2026-02-23 19:44:06
关于政治最深度最精辟的解释

关于政治最深度最精辟的解释

深度报
2026-02-22 22:47:30
妈祖巡游换童后续:多人证实10岁女童无辜,17岁妈祖女孩吃相难看

妈祖巡游换童后续:多人证实10岁女童无辜,17岁妈祖女孩吃相难看

古希腊掌管松饼的神
2026-02-23 17:20:21
这就是赤裸裸的现实!部分央国企副职领导已经管不住下属了!

这就是赤裸裸的现实!部分央国企副职领导已经管不住下属了!

时尚的弄潮
2026-02-22 00:18:07
2026-02-23 22:15:00
中国科普博览 incentive-icons
中国科普博览
中国科学院科普云平台
4754文章数 201378关注度
往期回顾 全部

科技要闻

智谱、MiniMax合计蒸发近千亿市值,为何?

头条要闻

德国总理默茨周三访华:将访两市 30位企业家或随行

头条要闻

德国总理默茨周三访华:将访两市 30位企业家或随行

体育要闻

哈登版骑士首败:雷霆的冠军课

娱乐要闻

那艺娜账号被禁止关注,视频已清空!

财经要闻

美国海关将停止征收被裁定违法的关税

汽车要闻

续航1810km!smart精灵#6 EHD超级电混2026年上市

态度原创

健康
亲子
教育
艺术
公开课

转头就晕的耳石症,能开车上班吗?

亲子要闻

春季长高黄金期,孩子踢被子隐患大!

教育要闻

开学前给大家一些提醒,效果最好

艺术要闻

十大名家画春,送给春天的你!

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版