海參全基因組圖譜繪出 再生醫(yī)學研究找到新靈感

海參有個神奇的功能：在遇到危險時會把自己的內臟拋出，轉移捕食者的注意力，保全“小命”，而2周～3周后又會有新的內臟長出來。從再生醫(yī)學角度看，海參頗具研究潛力，但長期以來，相關研究鮮有突破。

近日，由中國科學院海洋研究所相建海、楊紅生、李富花研究員領導，聯合加拿大紐芬蘭紀念大學等單位合作完成的研究論文在線發(fā)表在《大眾科學圖書館生物卷》上。該研究首次完成了海參的全基因組精細參考圖譜的繪制，揭示了海參的特殊形態(tài)進化與再生潛能的分子基礎，為組織器官再生機制研究與再生醫(yī)學應用、棘皮動物進化等研究提供了示范。

據介紹，研究人員構建了海參全基因組的精細圖譜。“從2012年起步到2015年全部測出，此后近兩年都在分析其中的信息。”研究人員張曉軍介紹，此次完成的國際首份完整的海參基因圖譜，給基礎研究帶來極大便利。“過去研究基因需要一個一個克隆，現在研究者直接去數據庫找出需要的基因序列就行。”

他們在對海參基因組序列的研究中發(fā)現，海參特有的由11個基因串聯重復組成的PSP94-like基因簇和顯著擴張成簇的FREP基因與海參具有超強再生能力密切相關。“這兩個基因線索對生物醫(yī)學有很好的借鑒作用。未來可驗證人體是否存在相似基因，給器官再生提供了新的研究思路。”張曉軍說，海參具有營養(yǎng)與醫(yī)用價值，海參皂苷具有抗腫瘤、抗病毒、免疫調節(jié)等多種生物活性，通過基因組可以弄清楚其代謝途徑，找到相關的基因來研發(fā)新藥。

另外，海參以海底泥沙和碎屑為食，有著強大的免疫能力，而目前人類對此了解不多，這是該研究團隊近一兩年內的研究方向，希望找到更多與免疫相關的基因，破譯先天免疫和適應性免疫基因的進化過程。

據了解，再生醫(yī)學研究長期以來以小鼠和蠑螈等為模型，研究人員對海參則較為陌生。

“海參是器官再生很好的動物模型，它將體內內臟幾乎全部排出體外的過程可以通過人工刺激誘導，很容易控制，且再生過程也很快。除了內臟再生，海參處于從無脊椎動物向脊椎動物分化的獨特進化地位，還有很多有趣特點，其外觀柔軟，骨骼退化為肉眼看不見的細小骨片，具有強大的再生潛能，”張曉軍介紹，探索棘皮動物的再生奧秘，將為再生醫(yī)學提供新的研究視角。

張曉軍以海參的近親——海膽舉例，海膽也是棘皮動物，具有顯著、發(fā)達的外骨骼，就是其表面的“刺”，這些“刺”折斷后也可再生?；蚪M解析發(fā)現，海參和海膽都具有相對完整的骨骼發(fā)育通路，不同之處在于海膽的礦化基因為31個，海參縮減為7個，且海參礦化基因在發(fā)育過程中表達很低，這是其骨骼顯著退化的根本原因。(記者王瀟雨)