读创/深圳商报首席记者 袁斯茹
大脑受伤了可以自行恢复吗？9月2日，华大生命科学研究院主导完成的首个蝾螈脑再生时空图谱，以背靠背封面文章的形式发表于国际顶级学术期刊《科学》（Science），这也是全球首个脑再生时空图谱。
△此次国际上共有四项与蝾螈相关的研究登上《科学》封面，故为背靠背封面
据悉，近半年内，华大的时空组学与单细胞技术相关成果，已连续四次在《细胞》《自然》和《科学》三大顶级期刊发表。
“六角恐龙”的再生秘密
壁虎的尾巴可以再生，而来自墨西哥的“六角恐龙”，不仅能再生四肢、尾巴、眼睛、皮肤以及肝脏等器官，甚至还可以再生大脑。
△墨西哥钝口螈
据悉，本次研究的“主角”学名叫墨西哥钝口螈，是蝾螈的一种，其外形独特，头部有六只角，也被叫做六角恐龙。因它的强大再生能力，也被科学家们作为重要的模式生物，来研究再生相关难题。
“除了强大的再生能力外，蝾螈在进化上相较于其他硬骨鱼类更高等，与哺乳动物脑结构具有更高的相似度。同时，它的基因编码序列与人类极其相似，研究蝾螈脑再生的启动机制，发现其中的关键基因，或将为人类神经系统损伤或退行性疾病的修复提供重要指导。”论文的共同通讯作者、杭州华大生命科学研究院顾颖博士表示。
本研究中，华大等单位组成的研究团队首先构建了覆盖6个发育重要时期的蝾螈脑发育时空图谱，展示了各类神经元的分子特征以及空间分布动态变化，并发现蝾螈脑从青少年时期就开始特化出具有空间区域特征的神经干细胞亚型。
为了研究蝾螈脑损伤后的再生过程，研究团队对蝾螈脑的皮层区域进行机械损伤手术，并对再生的7个时间点，即损伤后的第2、5、10、15、20、30及60天的大脑样本进行分析。
时空数据结果显示，伤口区域在损伤早期就出现了新的神经干细胞亚群。这群重要细胞是由损伤区域附近的其他神经干细胞亚群，受到损伤刺激后转化而来，并在后续的再生过程中新生出神经元，以填补损伤部位的神经元缺失。
此外，虽然伤口处在早期便开始逐步被新生组织填充，但直到损伤后第60天，时空图谱上才观测到损伤区域的细胞类型及空间分布恢复到未损伤侧的状态。
通过对比蝾螈脑发育和再生过程的神经元形成过程，科研人员发现这一过程在再生与发育过程中高度相似，提示脑损伤可能诱导了蝾螈神经干细胞逆向转化，回到发育时期的年轻化状态，以启动再生过程。
“本研究主要基于华大自主研发的时空组学技术Stereo-seq进行，其达到了纳米级亚细胞分辨率，结合蝾螈细胞体积大的优势，使得研究人员可以在时空单细胞分辨率上解析蝾螈脑再生这一过程的重要细胞类型，并追踪其细胞谱系变化的空间轨迹。”论文的第一作者、杭州华大生命科学研究院魏小雨博士介绍说。
为生物拍照，有“超广角百亿像素照相机”
如果将人体看作一个小星球，要给上面的37万亿个细胞拍一张全景照，需要多大像素的“相机”？
“如果将人体比作地球，之前的技术或许能了解上面有哪些生物，而时空组学技术则可以让我们看到每个生物分布在哪个国家、地区和城市，还能看到它们在做什么，怎么和其他物种交流，甚至，看到他们的过去和未来，可谓‘超广角百亿像素生命照相机’。”论文共同通讯作者、华大研究院院长徐讯此前表示。
△蝾螈脑再生时空图谱（图片来源于Science）
据悉，华大这项时空组学技术，于今年5月以封面文章的形式，发表于《细胞》杂志封面。
“蝾螈脑发育及再生时空细胞图谱的构建，对于我们理解脑再生这一重要的生命过程、两栖类动物脑结构以及大脑结构的演化具有重要意义，为我们寻找有效的临床治疗方法，促进人类组织器官自我修复与再生提供了新的方向，也为物种进化研究提供了宝贵的数据资源。”徐讯表示。
据悉，未来华大还将通过时空多组学技术去探究更多器官、更多物种的发育和再生过程，找到再生过程中的关键调控机制，助力人类再生医学的发展。
（华大供图）
审读：孙世建
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