全球首個腦再生時空圖譜研究成果登上《科學》封麵：腦再生或成為現實！

對再生醫學來說，細胞與(yu) 器官的再生是個(ge) 至關(guan) 重要的話題。這關(guan) 係到癱瘓者是否能重新站起來，肝病患者或心衰患者能否重獲健康。但神經細胞缺損的器官，還能再生嗎？

▎全球首個(ge) 腦再生時空圖譜

9月2日，華大生命科學研究院、廣東(dong) 省人民醫院、武漢大學等合作完成的首個(ge) 蠑螈腦再生時空圖譜成果，發表於(yu) 國際頂級學術期刊《科學》（Science），這也是全球首個(ge) 腦再生時空圖譜。

該研究結果顯示，在成功的器官再生過程中，不僅(jin) 神經幹細胞會(hui) 對損傷(shang) 做出反應，甚至周圍的神經元也會(hui) 做出反應來創造一個(ge) 重要的微環境。

這一發現為(wei) 那些想要在其他脊椎動物——甚至是人類——大腦中誘導神經再生的研究人員提供了靈感。至此，短短半年內(nei) ，華大的時空組學與(yu) 單細胞技術相關(guan) 成果已連續四次在《細胞》（Cell）、《自然》（Nature）和《科學》（Science）三大頂級期刊發表，實現了大滿貫——

5個(ge) 月前，深圳華大生命科學研究院在國際學術期刊《自然》（Nature）上發布了基於(yu) 單細胞建庫和測序分析的獼猴全身器官細胞圖譜。

這也是全球首個(ge) 非人靈長類動物全細胞圖譜。4個(ge) 月前，利用時空組學技術Stereo-seq，深圳華大生命科學研究院等研究團隊聯合發布了全球首批生命時空圖譜。小鼠胚胎發育的時空圖譜相關(guan) 論文發表在《細胞》（Cell）期刊上；斑馬魚、果蠅、擬南芥時空圖譜相關(guan) 成果在《細胞》子刊《發育細胞》在線發表。

在此次最新發表在《科學》的論文中，研究團隊基於(yu) 華大時空組學技術Stereo-seq技術，係統解析並比較了蠑螈腦發育和再生過程，找到了蠑螈腦再生過程中的關(guan) 鍵神經幹細胞亞(ya) 群，描繪了此類幹細胞亞(ya) 群重構損傷(shang) 神經元的過程，為(wei) 神經係統的再生醫學研究和治療提供新的方向。

Stereo-seq技術被稱為(wei) “超廣角百億(yi) 像素生命照相機”，它能夠同時“拍到”組織裏每個(ge) 細胞的基因信息和空間位置，而這些信息都“藏”在芯片裏。

Stereo-seq技術所使用的芯片，是基於(yu) DNBSEQ測序技術研製的具有空間位置信息的、陣列式排布的DNA納米球空間捕獲芯片。該芯片可以實現超高精度和超大視野的生命分子成像，其分辨率可達500納米。

《科學》上全球首個(ge) 腦再生時空圖譜論文▎追蹤“六角恐龍”腦再生的秘密：細胞譜係變化的空間軌跡此次研究論文的研究對象是一種蠑螈——墨西哥鈍口螈，又被稱為(wei) “六角恐龍”，外形獨特、可愛。

墨西哥鈍口螈擁有強大的器官再生能力：不僅(jin) 能夠再生四肢、尾巴、眼睛、皮膚以及肝髒等器官，甚至還可以再生大腦。它能給人們(men) 帶來什麽(me) 啟示？

論文的共同通訊作者、杭州華大生命科學研究院顧穎博士表示，蠑螈的基因編碼序列與(yu) 人類極其相似，且與(yu) 哺乳動物腦結構具有較高的相似度。

因此，研究蠑螈腦再生的啟動機製，發現其中的關(guan) 鍵基因，或將為(wei) 人類神經係統損傷(shang) 或退行性疾病的修複提供重要指導。

相較於(yu) 過去的顯微鏡、測序技術，時空組學技術能同時觀察到細胞形態和組織形態，並且能在分子層麵對基因轉錄組進行全麵檢測，實現了從(cong) 高精度結構的角度去理解細胞功能。

為(wei) 了研究蠑螈腦損傷(shang) 後再生過程，研究團隊對蠑螈腦的皮層區域進行機械損傷(shang) 手術，並對再生的7個(ge) 時間點（損傷(shang) 後第2、5、10、15、20、30及60天）的大腦樣本進行分析。

時空數據結果顯示，傷(shang) 口區域在損傷(shang) 早期就出現了新的神經幹細胞亞(ya) 群。

通過對比，科研人員發現，蠑螈腦發育和再生過程的神經元形成過程高度相似，提示腦損傷(shang) 可能誘導了蠑螈神經幹細胞逆向轉化，重回“年幼”期，啟動再生過程。此外，研究團隊構建了蠑螈腦6個(ge) 重要發育時期的時空圖譜，展示了各類神經元的分子特征以及空間分布動態變化，並發現蠑螈腦從(cong) 青少年時期就開始特化出具有空間區域特征的神經幹細胞亞(ya) 型。

▎新技術前所未有的分辨率帶來新視角，幫助理解腦部損傷(shang) 和再生

針對這一最新發表的研究成果，主要從(cong) 事組織器官再生的機製研究的中國科學院分子細胞科學卓越創新中心研究員曾安表示，這是一個(ge) 非常重要的工作。首先，它充分地利用了時空組學的大視場和高分辨率優(you) 勢，開發了相應的算法，獲得了全視場的再生過程中的細胞譜係和時空動態變化。

這種技術對其他組織器官再生或再生模型研究有重要的借鑒意義(yi) 。曾安表示，其次該研究也發現，在蠑螈端腦再生過程中，存在應激性神經祖細胞類型。

它揭示了蠑螈端腦大麵積損傷(shang) 之後傷(shang) 口愈合及組織重建過程中的細胞來源。這對我們(men) 理解腦部損傷(shang) 以及高等生物腦部再生有重要的意義(yi) 。

中國科學院腦科學與(yu) 智能技術卓越創新中心研究員李澄宇表示，應該說這是整個(ge) 神經元損傷(shang) 再生領域一個(ge) 非常重要的裏程碑式的進展。

該工作為(wei) 未來我們(men) 在哺乳動物尤其是在靈長類上實現腦損傷(shang) 的修複指明了非常重要的方向，對我們(men) 未來研發新型的幹預手段去治療腦損傷(shang) 有非常重要的意義(yi) 。美國哥倫(lun) 比亞(ya) 大學的助理教授Maria Antonietta Tosches點評稱，華大發明了一項新技術——時空組學技術。

這篇論文證明了有著前所未有的空間與(yu) 單細胞分辨率的時空組學技術，能夠開啟腦再生等生物學問題的新視角。

同時，這篇論文也證實了，這項新技術可用於(yu) 任何物種和任何器官，也能引領在腦發育、腦進化或更廣泛的發育、進化、神經科學、再生等生物學領域內(nei) 的新發現。

（來源：央視新聞、澎湃新聞）