再生研究在海洋蠕虫中发现了丰富的模型

砍掉怪物的头，眨眼间，它又长出了另一个头。在生物学努力探索的所有生命奇迹中，再生至少名列前三。

由于对活猎物的贪婪胃口，你可以将三带豹虫Hofsteniamiamia想象成一种米粒大小的怪物。它是最好的全身再生器之一。了解这种微小的蠕虫如何完成这样的壮举可能是发现治疗疾病和伤害的新方法的关键。

像H.miamia这样的新研究模型可以揭示通过更广泛使用的模型系统的研究无法实现的生物学见解，但此类研究受到可用于探测新生物体生物学的工具和技术的限制。

为了增加可用于研究三带豹蠕虫的机械方法的深度，由哈佛大学比较动物学博物馆有机体和进化生物学副教授兼无脊椎动物学馆长ManasiSrivastava博士领导的一项新研究大学已经开发出了将外源基因引入这种模式生物基因组的能力，通过一种称为转基因的过程，这些基因在几代人中都一致表达。

“我们开发了一种在无腔蠕虫H.miamia中进行转基因的方法，它已成为研究再生和干细胞生物学的新研究生物，”作者指出。

研究结果发表在《发育细胞》杂志上，文章标题为“无腔蠕虫Hofsteniamiamia的转基因”。该研究的作者开发了一个工具包，可以深入研究这种能够彻底再生的新模型生物体的细胞和分子发育机制、全身再生和干细胞生物学。

“[转基因]是生物学家用来研究细胞或组织如何在动物体内发挥作用的工具，”斯里瓦斯塔瓦说。这种新模型系统适合高效的随机转基因，为多种下游应用打开了大门。

作者设计了一种将荧光基因显微注射到胚胎细胞中的方法，以产生转基因蠕虫，其皮肤(表皮)、肠道和肌肉在紫外线下发出红光或绿光。在Srivastava实验室中培育转基因蠕虫品系大约需要八周时间。

作者表明，可以使用这些荧光标记从这种蠕虫中分离出特定的细胞类型，从而可以通过跟踪光转换分子和活细胞成像来研究再生机制。使单个细胞发光的能力使研究人员能够可视化细胞的位置、发育、运动、分裂和细胞之间的相互作用，寻找它们如何共同协调再生的线索。

对三带豹线虫进行精确的基因操作，研究人员能够关闭选定的基因，破坏模型生物的内置再生程序。这可以帮助研究人员识别对全身再生重要的基因及其在复杂过程中的特定功能。研究人员表示，他们最兴奋的是利用转基因蠕虫来研究一群对再生至关重要的多能干细胞(可以产生所有其他细胞类型的细胞)。

“我们不知道这些细胞在再生过程中在动物体内的实际表现如何，”斯里瓦斯塔瓦说。“拥有转基因蠕虫将使我们能够在动物的再生过程中观察细胞。”

作者开发了细胞形态的高分辨率三维视图，并证明这项工作的肌肉形成了其他组织的细胞支架。利用转基因蠕虫，作者展示了蠕虫中的肌肉纤维如何相互连接以及如何与皮肤和肠道的细胞连接。研究人员观察到，肌肉细胞的延伸物紧密相连，形成一个网格，为蠕虫提供结构和支撑，就像骨骼一样。

在未来的工作中，该团队打算进一步探讨蠕虫肌肉网络的功能，除了形成结构框架之外，还研究它们是否存储和传递再生信息。

2010年，作为怀特海德研究所的博士后研究员，当斯里瓦斯塔瓦从寒冷的百慕大池塘收集这些蠕虫时，她第一次对这些“绝对迷人”的生物体产生了兴趣。她早期的工作揭示了控制负责全身再生的基因的DNA开关。

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