两种不同基因让斑马鱼听觉细胞再生 这一发现如何申请专利？
人类可以定期更换某些细胞，比如血液和肠道中的细胞，但我们无法自然地再生身体的其他大部分部位。例如，当内耳中的微小感觉毛细胞受损时，结果通常是永久性听力损失、耳聋或平衡问题。相比之下，像鱼、青蛙和雏鸡这样的动物可以轻松地再生感觉毛细胞。
现在，圣托尔斯医学研究所的科学家们已经确定了两种不同基因如何指导斑马鱼感觉细胞的再生。这一发现提高了我们对斑马鱼再生机制的理解，并可能指导未来关于哺乳动物（包括人类）听力损失和再生医学的研究。
皮奥特罗夫斯基实验室的一项新研究发表于 《自然通讯》，旨在了解细胞分裂是如何被调控的，以促进毛细胞的再生并维持干细胞的稳定供应。该研究由前斯托尔斯研究员马克·卢什博士领导，团队发现两种不同的细胞分裂调控基因分别控制斑马鱼两种关键类型的感觉支持细胞的生长。这一发现可能有助于科学家研究未来是否可以在人类细胞中引发类似的进程。
在正常组织的维护和再生过程中，细胞需要增殖以取代死亡或脱落的细胞——然而，这只有在有可以分裂以取代它们的现有细胞时才能实现，为了理解增殖是如何被调控的，我们需要了解干细胞及其后代如何知道何时分裂以及在什么阶段分化。
斑马鱼是研究再生的一个绝佳系统。从它们的头部到尾鳍呈直线排列着一些感觉器官，称为神经须。每个神经须就像一个蒜头，从顶部长出“毛细胞”。各种支持细胞包围着神经须，以产生新的毛细胞。这些感觉细胞帮助斑马鱼感知水的流动，与人类内耳中的感觉细胞非常相似。
由于斑马鱼在发育过程中是透明的，并且其感官器官系统易于访问，科学家们可以可视化、进行基因测序和修改每个毛细胞前体的神经毛细胞。这使他们能够研究干细胞更新、毛细胞前体增殖以及毛细胞再生的机制。
“我们可以操控基因，并测试哪些基因对于再生重要，”皮奥特罗夫斯基说。“通过了解这些细胞在斑马鱼中如何再生，我们希望确定哺乳动物为什么不发生类似的再生，并且是否可能在未来促进这一过程。”
两种关键的支撑细胞群体对耳石器中的再生有贡献：耳石器边缘的活跃干细胞和耳石器中心附近的祖细胞。这些细胞进行对称分裂，这使得耳石器能够在不断产生新毛细胞的同时不耗尽其干细胞。研究团队使用测序技术确定了每种类型中哪些基因是活跃的，并发现两种不同的cyclinD基因只存在于其中一个群体中。
研究人员随后对干祖细胞群体中的每个基因进行了基因改造。他们发现，不同的cyclinD基因分别独立地调控两种细胞的细胞分裂。
“当我们使其中一个基因失去功能时，只有一个人群停止了分裂，”Piotrowski 说。“这一发现表明器官内的不同细胞群可以分别控制，这可能有助于科学家了解其他组织（如肠道或血液）中的细胞生长。”
缺乏其细胞类型特异性cyclinD基因的祖细胞不会增殖；然而，它们确实形成了毛细胞，将细胞分裂与分化分开。值得注意的是，当将干细胞特异性的cyclinD基因工程化地在祖细胞中表达时，祖细胞的分裂得以恢复。
研究斑马鱼侧线感官系统，揭示了一种维持神经母细胞并促进毛细胞再生的机制。它可能帮助我们调查是否在哺乳动物中存在或可以激活类似的进程。
由于细胞周期蛋白D基因还调节许多人体细胞的增殖，比如肠道和血液中的细胞，因此该团队的发现可能具有超越毛细胞再生的意义。
“斑马鱼耳细胞再生的见解最终可能会为其他器官和组织的研究提供参考，无论是自然再生的还是不自然再生的，”皮奥特罗夫斯基说。
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