在本研究中，華大生命科學(xué)研究院、廣東省人民醫(yī)院費(fèi)繼鋒教授團(tuán)隊(duì)與武漢大學(xué)陳亮教授團(tuán)隊(duì)等多家科研機(jī)構(gòu)利用華大研發(fā)的時(shí)空轉(zhuǎn)錄組技術(shù)（Stereo-seq）對(duì)墨西哥鈍口螈不同發(fā)育階段的端腦樣本和端腦損傷處理后不同天數(shù)的再生階段樣本進(jìn)行大量測(cè)序，鑒定了蠑螈端腦再生過程中特有的重要神經(jīng)干細(xì)胞亞型（reactive ependymoglial cell, reaEGC），并比較了其狀態(tài)與發(fā)育時(shí)期神經(jīng)干細(xì)胞的相似性，對(duì)理解哺乳動(dòng)物大腦再生研究具有重要的指導(dǎo)意義。
Science(IF=63.71)（2022年3月8日提交；2022年7月6日接收；2022年9月2日在線發(fā)表)|文章標(biāo)題：
Single-cell Stereo-seq reveals induced progenitor cells involved in axolotl brain regeneration
（單細(xì)胞空間全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序揭示參與蠑螈腦再生的誘導(dǎo)祖細(xì)胞）
【原文PDF文檔領(lǐng)取方法】
https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/science.abp9444今年7月23日，饒毅教授在朋友圈轉(zhuǎn)發(fā)華大集團(tuán)CEO尹燁發(fā)在“尹哥聊基因”“生命認(rèn)知學(xué)”視頻號(hào)的多條短視頻，直言尹燁在相關(guān)視頻中所表述的觀點(diǎn)為“偽科學(xué)”且“愚蠢無比”。此后幾天，饒毅教授連續(xù)在其微信公眾號(hào)“饒議科學(xué)” 發(fā)多篇文章炮轟華大集團(tuán)CEO尹燁“水博士、忽悠、嘩眾取寵、偽科學(xué)、賣假藥”。
2022年8月27日，饒毅教授又在”饒議科學(xué)“上以《核心技術(shù)追問：中國(guó)的人類基因研究為什么弱？》為題重發(fā)這篇他于2018年9月17日發(fā)在“知識(shí)分子 ”公眾號(hào)的文章。文章里面提到：
“明星企業(yè)'華大基因’長(zhǎng)于購(gòu)買國(guó)外儀器、用國(guó)外方法，為市場(chǎng)提供民工式的科技服務(wù)；它本身的技術(shù)能力含量低于能夠制造精密儀器的富士康的能力。在諸多方面，如發(fā)現(xiàn)新基因、找基因的新功能、闡明基因與疾病或健康的關(guān)系，或發(fā)明有效預(yù)防、診斷或治療疾病的方法，等等，華大基因也許遠(yuǎn)低于其宣傳所造成的印象?！?div style="height:15px;">
“我國(guó)科研的投資和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要避開先被無良企業(yè)忽悠、后發(fā)現(xiàn)掉進(jìn)坑里轉(zhuǎn)而加入忽悠大合唱、以便自己解脫的互害模式。下力氣尋找和發(fā)現(xiàn)對(duì)中國(guó)真正有應(yīng)用意義的成果和科技人員，將中國(guó)在人類基因研究方面最有應(yīng)用意義的發(fā)現(xiàn)推向產(chǎn)業(yè)，既造福人類，也能得到長(zhǎng)期良性回報(bào)。”（原文沒有說華大基因是無良企業(yè)，但是很難不讓讀者在兩者之間畫個(gè)連接號(hào)，同時(shí)思考華大基因是否是一個(gè)無良企業(yè)。）
“大量投入經(jīng)費(fèi)購(gòu)買國(guó)外的測(cè)序儀器，還冒著儀器更新?lián)Q代的風(fēng)險(xiǎn)，特別是全新的經(jīng)濟(jì)適用的儀器替代昂貴儀器的的風(fēng)險(xiǎn)。創(chuàng)造性提出新方法、自主開發(fā)新型的高質(zhì)量?jī)x器，才能降低一貫依賴的問題、才能減小風(fēng)險(xiǎn)?！保ㄇ拔奶岬健叭A大基因”長(zhǎng)于購(gòu)買國(guó)外儀器，這里可以理解為華大基因正在面臨這些風(fēng)險(xiǎn)的考驗(yàn)。）
現(xiàn)在看來，饒毅教授針對(duì)華大基因當(dāng)時(shí)的情況羅列并分析了一些事實(shí)，同時(shí)也給出了自己深刻且獨(dú)特的見解、建議和期盼。這種批判的聲音是很難得的，雖然有點(diǎn)針對(duì)華大，但是好公司就需要經(jīng)得起批判和推敲。華為也是在各種打擊下堅(jiān)持聚攏優(yōu)秀人才，堅(jiān)定發(fā)展核心技術(shù)的策略，勢(shì)要突破西方的技術(shù)壁壘，這才有其自主研發(fā)的5G、麒麟、鴻蒙、自動(dòng)駕駛技術(shù)等等。
不知華大基因的高層2018年時(shí)是否讀到饒毅教授的這篇文章，但是從最近幾年華大發(fā)表的文章來看，華大已經(jīng)在自主研發(fā)技術(shù)上有了重大突破，反向推理很容易想到華大肯定早已意識(shí)到核心技術(shù)的重要性并且暗中布局了。
2018年-2021年期間華大作為第一作者或通訊作者在CNS期刊上發(fā)表了多篇文章，具體如下：
2020年，“空間全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)”被Nature Methods評(píng)為年度技術(shù)方法。2021年1月，華大Stereomics?技術(shù)研究?jī)?nèi)容在BioRxiv上進(jìn)行了預(yù)印刊載。Chen, A. et al. .bioRxiv 2021.01.17.427004 (2021)
2022年5月5日，時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟（STOC）在深圳宣布成立，首期成果為實(shí)現(xiàn)了全球首批生命全景圖譜繪制。（所謂時(shí)空轉(zhuǎn)錄組，就是整合了不同時(shí)間段的空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。）
華大自主研發(fā)的Stereomics?是一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)超高通量、超高精度的全景式時(shí)空轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，通過時(shí)空芯片（Stereo Chip）捕獲組織中的mRNA，并通過空間條形碼（Coordinate ID, CID）還原回空間位置，實(shí)現(xiàn)組織空間檢測(cè)，為深入地了解細(xì)胞的基因表達(dá)及形態(tài)與局部環(huán)境之間的關(guān)系建立基礎(chǔ)。
該技術(shù)的誕生，突破了分辨率和檢測(cè)組織大小的限制，相比國(guó)際上同類技術(shù)，華大的時(shí)空組學(xué)技術(shù)是全世界唯一一項(xiàng)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)“亞細(xì)胞級(jí)分辨率”和“厘米級(jí)全景視場(chǎng)”的原位捕獲空間全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，并可以實(shí)現(xiàn)基因與影像同時(shí)分析，在RNA測(cè)序以及空間分辨的表觀基因組學(xué)（如染色質(zhì)可及性分析和DNA甲基化檢測(cè)）和基因組測(cè)序等方面具有潛在的應(yīng)用前景和價(jià)值；相較于傳統(tǒng)的生物信息學(xué)的組學(xué)研究顯然更具有應(yīng)用于相關(guān)研究的前景和價(jià)值。
該技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)生命全景時(shí)空分子圖譜，在生物化學(xué)與分子生物學(xué)相關(guān)的研究方向有著十分可觀的應(yīng)用前景——在未來或許是必需的，甚至有望帶來生命科學(xué)領(lǐng)域第三次科技革命。（DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)被譽(yù)為生命科學(xué)史上的“第一場(chǎng)革命”，2003年完成人類基因組計(jì)劃則被科學(xué)界廣泛接受為生命科學(xué)的“第二場(chǎng)革命”。
2022年以來，憑借其自主研發(fā)的測(cè)序和分析技術(shù)，華大已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了CNS（Cell、Nature和Science）大滿貫！其時(shí)空組學(xué)與單細(xì)胞組學(xué)相關(guān)成果如下：
3月22日 ，合作在體外成功誘導(dǎo)人類8細(xì)胞期全能干細(xì)胞，完成再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的顛覆性突破。https://www.nature.com/articles/s41586-022-04625-0
4月13日，繪制全球首個(gè)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物食蟹猴全細(xì)胞圖譜，為人類疾病研究提供底層工具。https://www.nature.com/articles/s41586-022-04587-3
5月4日，描繪全球首個(gè)小鼠胚胎生命時(shí)空全景圖譜，實(shí)現(xiàn)生命科學(xué)工具的里程碑式突破(封面故事）。https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)00399-3 9月2日，建立全球首個(gè)蠑螈單細(xì)胞分辨率腦再生時(shí)空?qǐng)D譜，揭示大腦修復(fù)的分子和細(xì)胞機(jī)制(封面故事) 。https://www.science.org/doi/10.1126/science.abp9444簡(jiǎn)單來說，這篇最新的science文章的研究就是從鈍口螈身上取下一些端腦組織樣品進(jìn)行測(cè)序、然后對(duì)測(cè)序結(jié)果進(jìn)行生物信息學(xué)分析。這些樣品包括不同發(fā)育時(shí)期的端腦組織，它們的轉(zhuǎn)錄組含有發(fā)育的秘密，而損傷后不同時(shí)期的端腦組織轉(zhuǎn)錄組含有組織再生的秘密。接下來我們?cè)敿?xì)介紹一下。
Q1. 研究背景是什么？為何要選鈍口螈作為研究對(duì)象？
再生模式動(dòng)物：墨西哥鈍口螈（axolotl），和其他蠑螈一樣，是一種兩棲脊椎動(dòng)物，再生能力極強(qiáng)。
相信很多人都認(rèn)同生命科學(xué)最終目標(biāo)是為人類健康保駕護(hù)航。人類大腦在遭受由創(chuàng)傷、中風(fēng)及神經(jīng)退行性疾病等所引發(fā)的神經(jīng)元損傷后，由于其自我修復(fù)能力低下，且缺乏有效的臨床治療手段，大多最終導(dǎo)致大腦功能（部分）喪失。
這將嚴(yán)重影響人類的重要生命活動(dòng)，包括行為、情感、記憶等等。如何在大腦受損后促進(jìn)其再生修復(fù)，從而恢復(fù)正常的功能是急需解決的生物學(xué)及醫(yī)學(xué)難題。
解決這一難題的限制因素之一就是我們對(duì)腦再生機(jī)制缺乏足夠的理解。但是我們又不能直接在人身上進(jìn)行大腦的損傷修復(fù)機(jī)制研究，所以不得不找一個(gè)替代的研究模型，也就是科研人員常說的模式動(dòng)物。
“模式動(dòng)物指的是生物學(xué)家通過對(duì)選定的動(dòng)物物種進(jìn)行科學(xué)研究，用于揭示某種具有普遍規(guī)律的生命現(xiàn)象，此時(shí)，這種被選定的生物物種就是模式動(dòng)物。在生命科學(xué)、人類醫(yī)藥和健康研究領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在生命活動(dòng)中的生理和病理過程，與人類或異種動(dòng)物都有很多相似之處，并可互為參照，一種動(dòng)物的生命活動(dòng)過程可以成為人類或者另一種動(dòng)物的參照物。對(duì)一些難以在人身上進(jìn)行的工作，及一些數(shù)量很少的珍稀動(dòng)物，或一些因體型龐大、不易實(shí)施操作的動(dòng)物種類，采用取材容易、操作簡(jiǎn)便的另一種動(dòng)物來代替人類或原來的目標(biāo)動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，這就是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。為了保證這些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)更科學(xué)、準(zhǔn)確和重復(fù)性好，可以用各種方法把一些需要研究的生理或病理活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定地顯現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上，供實(shí)驗(yàn)研究之用。這些標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物就稱之為模式動(dòng)物”——?jiǎng)⒚窬?醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué),安徽大學(xué)出版社,2012.05,第121頁
人是脊椎動(dòng)物，在脊椎動(dòng)物中，蠑螈表現(xiàn)出了強(qiáng)大的器官再生能力，并且蠑螈的端腦在進(jìn)化上較貼近高等哺乳動(dòng)物，具有與高等動(dòng)物較為相似的細(xì)胞學(xué)構(gòu)成及解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，所以它是研究大腦再生的最佳模型。
Q2. 如何取樣？以及后續(xù)實(shí)驗(yàn)流程和方法？
研究人員收集了各個(gè)具有代表性的發(fā)育階段的端腦樣本，包括：stage44（破膜后第一次進(jìn)食）、stage54（前肢生長(zhǎng)完成）、stage57（后肢生長(zhǎng)完成）、青少年階段（juvenile）、成年階段（adult）、變態(tài)階段（metamorphosis）；以及蠑螈端腦損傷處理后不同天數(shù)（days post-injury，DPI）的再生階段樣本：對(duì)照組（同juvenile 1張）、2 DPI（3張）、5 DPI（3張）、10 DPI（3張）、15 DPI（4張）、20 DPI（3張）、30 DPI（1張）、60 DPI（1張）。然后采用華大自主研發(fā)的Stereo-seq技術(shù)流程對(duì)所有采集到的腦切片進(jìn)行組織固定、細(xì)胞核染色拍照、組織透化及原位反轉(zhuǎn)錄、空間條碼標(biāo)記和測(cè)序文庫(kù)構(gòu)建及測(cè)序。獲取了能夠覆蓋整個(gè)端腦切片的空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。依靠Stereo-seq技術(shù)所具有的單細(xì)胞分辨率優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蠑螈大腦發(fā)育、再生過程中單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的原位捕獲及分析。通過對(duì)所獲數(shù)據(jù)的大規(guī)模整合分析，獲得了一系列端腦發(fā)育與再生的空間轉(zhuǎn)錄組圖譜。
樣品采集分析示意圖
Q3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何？蠑螈腦損傷再生階段是一個(gè)過程，但重要的是結(jié)果。成年之后的蠑螈身體長(zhǎng)度在10-15厘米之間，肉眼也可以看到修復(fù)的情況，但為了定義一個(gè)分子水平的損傷修復(fù)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，科研人員先采取成年蠑螈端腦組織，然后用Stereo-seq技術(shù)對(duì)其進(jìn)行深度測(cè)序，描繪蠑螈端腦的轉(zhuǎn)錄圖譜。同時(shí)利用細(xì)胞分割完成單細(xì)胞水平的空間轉(zhuǎn)錄圖譜的構(gòu)建（Fig1AB）。其端腦細(xì)胞被劃分為腦室區(qū)（VZ）等六個(gè)區(qū)域，分別與蠑螈端腦的解剖區(qū)域相對(duì)應(yīng)（Fig1C）。研究人員描繪了所有細(xì)胞類型的基因轉(zhuǎn)錄圖譜，并確定了16種細(xì)胞類型，包括三個(gè)位于VZ區(qū)的EGC類群（Fig1DEFG）。有意思的是，GO分析結(jié)果表明成年蠑螈端腦組織中高表達(dá)核糖體相關(guān)基因的ribEGC可能具有活躍的增殖特性（Fig1H）。
因?yàn)樾律M織是由細(xì)胞構(gòu)成的，而新細(xì)胞只能由已存在的細(xì)胞分裂而來（課本：細(xì)胞學(xué)說內(nèi)容之一），所以組織的損傷修復(fù)需要大量的細(xì)胞增殖活動(dòng)。高表達(dá)核糖體相關(guān)基因的ribEGC可能具有活躍的增殖特性也就意味著ribEGC很可能是本研究的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
Fig1.成年蠑螈端腦時(shí)空?qǐng)D譜
發(fā)育是一個(gè)基因選擇性表達(dá)的過程，也是細(xì)胞發(fā)育潛能逐漸遞減的過程，具體來說是：全能干細(xì)胞依次轉(zhuǎn)變成多能干細(xì)胞、單能干細(xì)胞，最后變成功能特異的體細(xì)胞。研究人員在測(cè)序結(jié)果中發(fā)現(xiàn)了各個(gè)發(fā)育階段的33種細(xì)胞類型，描繪了它們?cè)诓煌l(fā)育時(shí)期端腦的動(dòng)態(tài)分布特點(diǎn)（Fig2.A），其中室管膜膠質(zhì)細(xì)胞（EGC）是干細(xì)胞，根據(jù)基因表達(dá)特征的差異又可以將它們分為四個(gè)亞型，即dEGC, wntEGC, sfrpEGC和ribEGC。它們都可以進(jìn)一步分化發(fā)育。表達(dá)早期發(fā)育基因的dEGC出現(xiàn)在stage44，并隨著發(fā)育逐漸減少，而后在青少年階段消失并特化成三種EGC的亞型（Fig2.B）。
通過比較所有細(xì)胞在神經(jīng)干性、細(xì)胞周期和蛋白質(zhì)翻譯活性這三個(gè)方面的差異，他們發(fā)現(xiàn)發(fā)育早期VZ區(qū)EGC增殖和分化潛能強(qiáng)，而在發(fā)育后期這些模塊的高表達(dá)細(xì)胞減少，并限制在VZ的腹側(cè)（Fig2.C）
Fig2.蠑螈端腦發(fā)育時(shí)空?qǐng)D譜
對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)可視化后可以發(fā)現(xiàn)，蠑螈腦損傷在再生階段新增了8種細(xì)胞類型，并在30天內(nèi)即愈合，而在60天時(shí)所有細(xì)胞類型已經(jīng)恢復(fù)（Fig3.BCD）。
具體來說，在損傷早期（2~5 天），傷口附近出現(xiàn)了新的神經(jīng)元細(xì)胞，這些新的未成熟的神經(jīng)元和對(duì)側(cè)相同腦區(qū)位置的nptxEX細(xì)胞在表達(dá)特征上是不一樣的。因?yàn)閷?duì)側(cè)相同腦區(qū)沒有損傷，所以這些區(qū)域的細(xì)胞就是原來的、老的細(xì)胞，可以用來作為對(duì)照組?？蒲腥藛T把傷口附近出現(xiàn)的新的神經(jīng)元細(xì)胞命名為損傷刺激性神經(jīng)元（wound stimulated neuron，WSN）（Fig3.E、F）。
在損傷后2~15 天，傷口附近出現(xiàn)了一類高表達(dá)C1qb和Ctsl基因的小膠質(zhì)細(xì)胞，它們可能與損傷后的免疫反應(yīng)有關(guān)；同期，傷口附近還出現(xiàn)了一類高表達(dá)Vim等神經(jīng)干細(xì)胞標(biāo)志基因的激活態(tài)EGC（reaEGC）細(xì)胞，它們可能對(duì)再生過程有促進(jìn)作用。
此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)組織修復(fù)與再生中關(guān)鍵蛋白Tnc以及Sdc1在傷口周圍有強(qiáng)烈表達(dá)，并且在reaEGC和WSN中有較高的相互作用（Fig3.G、H）。
Fig3.蠑螈端腦再生的時(shí)空?qǐng)D譜(A為樣本采集示意圖)
reaEGC能否修復(fù)丟失神經(jīng)元？
為了回答這個(gè)問題，研究人員在再生階段15 DPI時(shí)，沿著首尾軸從傷口中心向尾側(cè)做了4個(gè)連續(xù)切片，收集了蠑螈腦損傷在再生階段15 DPI時(shí)時(shí)的所有細(xì)胞類型，然后并進(jìn)行Stereo-seq分析，看看是否能夠找到reaEGCs和不成熟神經(jīng)元（immature neuron，IMN）之間相互轉(zhuǎn)換的證據(jù)。
測(cè)序分析結(jié)果表明，reaEGCs和不成熟神經(jīng)元之間存在一種再生特異性細(xì)胞群，它們同時(shí)表達(dá)reaEGCs和IMN的標(biāo)記基因（Fig4.A、B），科研人員把這種處于中間態(tài)的再生特異性細(xì)胞群命名為rIPC1。
這暗示reaEGC可能先轉(zhuǎn)換為rIPC1，然后rIPC1轉(zhuǎn)換為IMN，IMN接著轉(zhuǎn)換為nptxEX從而實(shí)現(xiàn)傷口損傷的再生修復(fù)。
為了驗(yàn)證這個(gè)猜想，研究人員進(jìn)一步將15DPI分成三個(gè)區(qū)域，并進(jìn)行RNA速度和Monocle擬時(shí)序分析，發(fā)現(xiàn)reaEGC-rIPC1-IMN-npxEX軸很可能是真的（Fig4.C~E）。以此為基礎(chǔ)，研究人員分析了沿著擬時(shí)序軸的基因表達(dá)的變化，觀察到與潛在轉(zhuǎn)換相匹配的基因表達(dá)變化和基因功能（Fig4.F、G）。緊接著，研究人員對(duì)2 DPI到60 DPI的再生相關(guān)細(xì)胞進(jìn)行Monocle3擬時(shí)序軌跡分析，結(jié)果也支持reaEGC-rIPC1-IMN-nptxEX的模式（Fig4.H）。最后，研究人員進(jìn)一步在空間數(shù)據(jù)中展示了擬時(shí)序軌跡結(jié)果（Fig4.I）。
結(jié)果表明，蠑螈端腦再生過程中存在著一種沿著reaEGC-rIPC1-IMN-npxEX軸的細(xì)胞譜系轉(zhuǎn)換過程。在這個(gè)過程中，reaEGCs的持續(xù)增殖覆蓋了傷口，同時(shí)轉(zhuǎn)換或分化為中間態(tài)和成熟神經(jīng)元來重建損傷的腦組織。這與大腦的發(fā)育過程相似。
Fig4.蠑螈端腦再生過程中的細(xì)胞譜系轉(zhuǎn)變
既然蠑螈端腦損傷再生過程與大腦的發(fā)育過程相似，那么再生過程與發(fā)育過程有何異同？
首先，研究人員發(fā)現(xiàn)發(fā)育階段Stage57和再生階段15 DPI-4的空間結(jié)構(gòu)具有高度相似性（Fig5.A、B），表明再生過程與發(fā)育過程沒有明顯差別。
有趣的是，發(fā)育階段的Stage44、Stage54、Stage57、青少年階段和再生階段的15 DPI-4中所有神經(jīng)干細(xì)胞EGCs的相關(guān)性分析結(jié)果顯示，再生階段的細(xì)胞類型中存在一種再生特異的室管膜膠質(zhì)細(xì)胞亞型reaEGC。reaEGCs的基因表達(dá)特征與Stage57的dEGC基因表達(dá)譜最為相似，例如，Nes和Nptx1等標(biāo)記在15DPI-4和第57階段之間的空間分布相似，但是與發(fā)育過程中所鑒定的其他EGC細(xì)胞類型均存在較大差異（Fig5.CDE）。
由于dEGCs出現(xiàn)在發(fā)育的早期階段，并可能隨后轉(zhuǎn)化或分化為其他EGC類型和神經(jīng)元，而成年期組織缺乏dEGCs，再根據(jù)其所處位置及基因表達(dá)特點(diǎn)，研究人員認(rèn)為損傷再生信號(hào)誘導(dǎo)了神經(jīng)元的命運(yùn)重編程，讓成熟的神經(jīng)元細(xì)胞重獲發(fā)育潛能。
RNA速度分析和Monocle分析結(jié)果表明，發(fā)育和再生過程中成熟神經(jīng)元的形成具有相似的譜系轉(zhuǎn)變軌跡：即先從祖細(xì)胞EGCs分化成IPCs，再分化為未成熟的神經(jīng)元和成熟神經(jīng)元（Fig5.F、H）。
最后，研究人員通過對(duì)比發(fā)育和再生的分子表達(dá)特征，描繪了再生與發(fā)育中相似及差異的相關(guān)通路特征（Fig5.5I、J）。
總之，蠑螈端腦損傷再生過程與大腦的發(fā)育過程非常相似，但是再生過程也有獨(dú)特的特征。
Fig5.蠑螈端腦發(fā)育與再生過程中神經(jīng)元形成的比較
Q4. 本研究的意義
如果說全基因組測(cè)序序列結(jié)果是"冰冷的"，"生死未卜的"（很多序列沒有轉(zhuǎn)錄活性），那么，時(shí)空轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果就是鮮活的，因?yàn)檗D(zhuǎn)錄組就是基因組序列的活化形式。從這個(gè)角度思考，轉(zhuǎn)錄組圖譜的信息更有價(jià)值。
該研究全球首次在單細(xì)胞水平上獲取蠑螈端腦正常發(fā)育和端腦損傷組織再生修復(fù)過程中多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，構(gòu)建所謂的時(shí)空轉(zhuǎn)錄組圖譜。通過腦損傷的擬時(shí)序分析，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元再生過程中的細(xì)胞譜系空間動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。在描繪完兩個(gè)過程的時(shí)空轉(zhuǎn)錄組圖譜后，他們發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)過程非常相似，損傷修復(fù)的過程像是發(fā)育過程的重啟。此外，他們還發(fā)現(xiàn)兩個(gè)過程的不同之處。
正常發(fā)育過程中，與發(fā)育相關(guān)的EGC亞型dEGC在Stage44出現(xiàn)，而在青少年階段之后消失。損傷修復(fù)過程早期出現(xiàn)且與再生密切相關(guān)的神經(jīng)干細(xì)胞亞型reaEGC，這是再生修復(fù)過程中特有的干細(xì)胞亞型。
該研究呈現(xiàn)了一個(gè)完整的詳細(xì)的組織損傷修復(fù)模式，同時(shí)產(chǎn)生了大量的公用數(shù)據(jù)供給全世界的相關(guān)科研人員參考。
蠑螈是脊椎動(dòng)物進(jìn)化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其腦單細(xì)胞時(shí)空轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)還可用來進(jìn)一步研究脊椎動(dòng)物腦的發(fā)育，再生和進(jìn)化機(jī)制等等。它也為提高哺乳動(dòng)物大腦再生能力的相關(guān)研究提供了一個(gè)可參考的研究思路。
最近幾年重編程技術(shù)用于損傷組織修復(fù)的研究 有很多（下面一篇文章單獨(dú)列出了），如果相關(guān)的研究借鑒本研究的方法，或者整合本研究的數(shù)據(jù)來分析，有可能獲得更多不為人知的秘密。
在本研究之后，若是可以在哺乳動(dòng)物模型（比如小鼠、樹鼩、猴）身上復(fù)現(xiàn)相關(guān)機(jī)制，那么我們離最終的目標(biāo)就更近一步了。
幻想一下?；蛟S將來有一天，我們可以通過基因編輯療法、細(xì)胞療法、在體重編程等方法提高人類組織器官的自我修復(fù)能力。甚至有可能將低等脊椎動(dòng)物的超強(qiáng)再生系統(tǒng)改造優(yōu)化過后導(dǎo)入到人類基因組中。
Q5. 討論&本研究的不足之處？
從科學(xué)研究設(shè)計(jì)本身來看，該研究是完美的。
如果一定要說不足之處，我覺得它美中不足的點(diǎn)在于它沒有分析損傷誘導(dǎo)的重編程是否會(huì)引起基因組的突變。因?yàn)樵谥鼐幊踢^程中基因組的可及性和表觀遺傳標(biāo)記會(huì)發(fā)生廣泛的重塑，這些都可能影響基因組的穩(wěn)定性。這個(gè)再生模型看起來太完美了，但是這并不能讓她們稱為生物進(jìn)化的優(yōu)勢(shì)物種，所以我猜測(cè)它們肯定在這個(gè)損傷再生過程中付出了一些”無法挽回的的代價(jià)“，比如基因組的插入、缺失、或穩(wěn)定性降低等等。
此外，它確實(shí)沒有發(fā)現(xiàn)新的疾病類型，沒有指導(dǎo)現(xiàn)有疾病的治療，不能改善人們的生活質(zhì)量和身體健康狀況。但是能否直接跟疾病相關(guān)或直接用來治療疾病并不是科學(xué)研究好壞的唯一標(biāo)準(zhǔn)，很多基礎(chǔ)研究離臨床研究十分遙遠(yuǎn)，甚至只是為了解釋某種自然現(xiàn)象或規(guī)律，但這并不影響他們本身的意義。就連1953年DNA雙螺旋的發(fā)現(xiàn)也沒有直接跟疾病掛鉤，或者說不能直接治療某種疾病，但沒有人懷疑它的價(jià)值。
既然人類大腦的研究勢(shì)在必行，而蠑螈是我們能找到的可研究的最好模型，那它就是最佳的選擇，這相比于最終的目標(biāo)來說可能是一大步，也可能只是一小步，但若不積跬步，何以至千里？一定要在人細(xì)胞或人體重現(xiàn)且有利于疾病的治療的研究才算好研究的這種思維是否也是一種"急于求成"或者”廣義上的自私“？蠑螈的基因組是人基因組的十倍，相對(duì)應(yīng)的分子或者細(xì)胞機(jī)制肯定不能直接照搬到人身上，但是揭秘其超強(qiáng)再生能力的機(jī)制本身就是一種美，也是對(duì)人類認(rèn)知邊界的拓展，這就是人類文明的進(jìn)步。
#小尾巴~（本研究提供的數(shù)據(jù)）
Stereo-seq數(shù)據(jù)集獲取網(wǎng)址：
https://db.cngb.org/stomics/artista/
本研究原始數(shù)據(jù)通過CNSA數(shù)據(jù)庫(kù)獲得，數(shù)據(jù)編號(hào)為：
CNP0002068
分析代碼獲取網(wǎng)址：
https://github.com/BGI-DEV-REG/ARTISTA
參考文獻(xiàn)：(其他已經(jīng)放在文中方便直接搜索查詢）
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abp9444
最后，放一張會(huì)讓人黯然神傷的圖，同時(shí)希望相關(guān)科研人員好好設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓這些小可愛少上斷頭臺(tái)，因?yàn)樽龀蓪?shí)驗(yàn)標(biāo)本后就不能再生了...
