魏朱和傑拉爾德·帕奧對一些人類和動物細胞改變身份、變得更像幹細胞的基本機制存在疑問。大衛·M·加德納和S·蘭德爾·沃斯多年來一直在研究蠑螈的奧秘,這種生物的細胞可以反覆變形為全新的身體部位。因此,當有可能獲得資料財富,從而幫助他們各種各樣的研究時,這些分別在加利福尼亞州和肯塔基州的研究人員彙集了他們的想法,參加了一場競賽。
他們的投標送到了位於加利福尼亞州帕洛阿爾託的羅氏生物科學公司。為了展示一種新型低成本、高速DNA測序技術,羅氏公司去年舉辦了一場競賽,徵集有趣的專案,並提供價值一百萬個DNA鹼基對的免費測序作為一等獎。帕奧和朱都是加利福尼亞州拉霍亞索爾克生物研究所的博士後研究員,他們提交了獲獎提案,該專案將使用多種技術來檢查蠑螈細胞開始重建失去的肢體時分子水平上發生的情況。
這個問題不僅與蠑螈有關,而且與理解人類是否有可能實現同樣的壯舉有關,也許可以透過使我們自己的細胞恢復到幹細胞狀態來實現。現在,合作者已經篩選了一些資料,這個意外的測序專案正在產生有價值的資訊,這些資訊對他們每個人都有價值,同時有可能重振蠑螈再生研究。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
帕奧和朱專注於蠑螈截肢肢體部位細胞癒合的最早階段,檢查正在解旋的DNA片段,據推測這些片段包含即將開啟的基因。對這種材料進行測序表明,似乎參與觸發細胞再生程式的基因與胚胎幹細胞中活躍的基因相同,這表明細胞已經恢復到更原始的狀態。“我們有幾個非常有趣的候選基因,它們基本上幾乎只在生殖細胞中活躍,”朱說,“我們正在努力定義它們的功能。”
“顯然,目標是瞭解哪些基因在再生過程中被開啟,並更多地瞭解這個過程,”朱的老闆託尼·亨特解釋說。不過,如果科學家知道蠑螈擁有哪些型別的基因,那麼弄清楚哪些基因是重要的會更容易。不幸的是,亨特評論說,“沒有完整的序列。”
那是因為蠑螈基因組非常龐大,“是人類基因組序列的10倍,”亨特指出。肯塔基大學生物學家沃斯說,它的體積一直嚇退了潛在的測序人員,因為傳統測序方法的成本很高,沃斯維護著蠑螈基因資料Sal-Site儲存庫。他使用了一些免費測序獎金來讀取基因組的大片段,部分是為了研究其整體結構。結果表明,蠑螈基因的組織方式與人類基因非常相似,蛋白質編碼DNA片段被非編碼區(稱為內含子)打斷。不過,在蠑螈中,內含子非常巨大,並且充滿了重複序列,這最終有助於解釋基因組的巨大體積。
該小組還在編目新發現的基因,這些基因在人類和其他脊椎動物中具有明顯的對應物,這是朝著弄清楚蠑螈特有的東西是否允許它們再生的方向邁出的一步。“羅氏競賽所做的是,將我們從略微超過1000個與人類基因明顯同源的墨西哥鈍口螈[蠑螈]基因,增加到現在的10000個,”加利福尼亞大學歐文分校的加德納說。“這並非全部,但這是一次巨大的飛躍。”
測序獎帶來的誘人資訊使每位研究人員都渴望獲得更多。例如,帕奧和朱認為,對蠑螈的進一步分子研究可以深入瞭解胚胎幹細胞中更普遍的機制。加德納在看到了更便宜的測序技術能夠取得的成就後認為,該專案將啟動蠑螈再生研究的新分子時代,他承認使用傳統生物學技術,該研究已經陷入某種僵局。
“羅氏出現了,就像一位仙女教母,撒了一些仙塵,”加德納評論道,“現在我們可以使用生物資訊學社群提供的工具了。”
注:這個故事最初以標題“Getting a (New) Leg Up”印刷。