竞赛激发肢体再生研究

基因组测序竞赛重燃再生研究

魏朱和杰拉尔德·帕奥对一些人类和动物细胞改变身份、变得更像干细胞的基本机制存在疑问。大卫·M·加德纳和S·兰德尔·沃斯多年来一直在研究蝾螈的奥秘,这种生物的细胞可以反复变形为全新的身体部位。因此,当有可能获得数据财富,从而帮助他们各种各样的研究时,这些分别在加利福尼亚州和肯塔基州的研究人员汇集了他们的想法,参加了一场竞赛。

他们的投标送到了位于加利福尼亚州帕洛阿尔托的罗氏生物科学公司。为了展示一种新型低成本、高速DNA测序技术,罗氏公司去年举办了一场竞赛,征集有趣的项目,并提供价值一百万个DNA碱基对的免费测序作为一等奖。帕奥和朱都是加利福尼亚州拉霍亚索尔克生物研究所的博士后研究员,他们提交了获奖提案,该项目将使用多种技术来检查蝾螈细胞开始重建失去的肢体时分子水平上发生的情况。

这个问题不仅与蝾螈有关,而且与理解人类是否有可能实现同样的壮举有关,也许可以通过使我们自己的细胞恢复到干细胞状态来实现。现在,合作者已经筛选了一些数据,这个意外的测序项目正在产生有价值的信息,这些信息对他们每个人都有价值,同时有可能重振蝾螈再生研究。


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帕奥和朱专注于蝾螈截肢肢体部位细胞愈合的最早阶段,检查正在解旋的DNA片段,据推测这些片段包含即将开启的基因。对这种材料进行测序表明,似乎参与触发细胞再生程序的基因与胚胎干细胞中活跃的基因相同,这表明细胞已经恢复到更原始的状态。“我们有几个非常有趣的候选基因,它们基本上几乎只在生殖细胞中活跃,”朱说,“我们正在努力定义它们的功能。”

“显然,目标是了解哪些基因在再生过程中被开启,并更多地了解这个过程,”朱的老板托尼·亨特解释说。不过,如果科学家知道蝾螈拥有哪些类型的基因,那么弄清楚哪些基因是重要的会更容易。不幸的是,亨特评论说,“没有完整的序列。”

那是因为蝾螈基因组非常庞大,“是人类基因组序列的10倍,”亨特指出。肯塔基大学生物学家沃斯说,它的体积一直吓退了潜在的测序人员,因为传统测序方法的成本很高,沃斯维护着蝾螈基因数据Sal-Site存储库。他使用了一些免费测序奖金来读取基因组的大片段,部分是为了研究其整体结构。结果表明,蝾螈基因的组织方式与人类基因非常相似,蛋白质编码DNA片段被非编码区(称为内含子)打断。不过,在蝾螈中,内含子非常巨大,并且充满了重复序列,这最终有助于解释基因组的巨大体积。

该小组还在编目新发现的基因,这些基因在人类和其他脊椎动物中具有明显的对应物,这是朝着弄清楚蝾螈特有的东西是否允许它们再生的方向迈出的一步。“罗氏竞赛所做的是,将我们从略微超过1000个与人类基因明显同源的墨西哥钝口螈[蝾螈]基因,增加到现在的10000个,”加利福尼亚大学欧文分校的加德纳说。“这并非全部,但这是一次巨大的飞跃。”

测序奖带来的诱人信息使每位研究人员都渴望获得更多。例如,帕奥和朱认为,对蝾螈的进一步分子研究可以深入了解胚胎干细胞中更普遍的机制。加德纳在看到了更便宜的测序技术能够取得的成就后认为,该项目将启动蝾螈再生研究的新分子时代,他承认使用传统生物学技术,该研究已经陷入某种僵局。

“罗氏出现了,就像一位仙女教母,撒了一些仙尘,”加德纳评论道,“现在我们可以使用生物信息学社区提供的工具了。”

注:这个故事最初以标题“Getting a (New) Leg Up”印刷。

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