加州大学戴维斯分校生物学教授爱丽丝·阿科西(Alice Accorsi)发现,淡水苹果蜗牛的相机型眼睛在解剖结构与基因表达上与人类眼睛高度相似,且能完全再生受损眼部组织。这项发表于《自然通讯》的研究可能为治疗人类眼部损伤提供全新方法。
相似性突破认知
通过解剖学分析、显微成像与基因组测序,研究团队证实苹果蜗牛与人类眼睛共享多种解剖特征和基因标记物。阿科西教授解释:"蜗牛再生后的新眼在形态与基因表达上几乎与原眼完全一致。"
这种南美淡水蜗牛(Pomacea canaliculata)具有实验室研究优势:生命周期短、繁殖力强,且其相机型眼睛结构(含角膜、晶状体和视网膜)与人类相似。值得注意的是,1766年已有研究记录蜗牛再生能力,但此前未被系统应用于再生医学研究。
再生过程四阶段
实验显示,蜗牛眼再生需约一个月完成四个阶段:
- 伤口愈合(24小时内):防止感染和体液流失
- 细胞迁移与增殖:未分化细胞向损伤部位聚集
- 结构形成(约1周):晶状体和视网膜开始发育
- 成熟完善(15天后形成视神经,持续发育数周)
基因表达分析显示,截肢后立即有约9000个基因表达发生变化,28天后仍有1175个基因持续活跃,提示再生过程存在复杂的分子调控机制。
基因编辑验证关键基因
研究团队首次建立蜗牛基因编辑技术,通过CRISPR-Cas9技术敲除Pax6基因。该基因在人类、小鼠和果蝇中均调控眼发育,实验表明:
- 双等位基因突变会导致蜗牛完全丧失眼部发育能力
- 正在验证该基因在再生过程中的作用机制
- 同时研究其他视网膜/晶状体特异性基因
"如果发现控制再生的核心基因组,理论上可通过激活这些基因来实现人类眼部再生。"阿科西教授指出,下一步将开发行为学实验验证再生眼的功能完整性。
研究意义与展望
该研究首次建立了完整的软体动物眼再生模型,其基因组资源将助力:
- 破解复杂感官器官再生机制
- 开发新型再生医学疗法
- 比较进化生物学研究
研究经费由霍华德·休斯医学研究所、发育生物学学会等机构资助。阿科西教授强调:"这种蜗牛为研究器官再生提供了独特视角,可能彻底改变我们对组织修复的认知。"
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