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根据在发布于4月6日《自然》（Nature）杂志上的一项研究，杜克大学的研究人员在一种受到喜爱的再生模型——斑马鱼中发现了这些调控序列的存在。这些称作为“组织再生增强子元件”（ TREEs）的序列，可以开启损伤位点的某些基因，甚至可以改造它们来改变动物的再生能力。
生物通报道 如果追踪我们的进化树至根部，你有可能会找到具有再生出丧失的身体部位这一惊人能力的共同祖先。这一生物的幸运后裔，包括现代的蝾螈或斑马鱼，仍然可以完成这一壮举，但人类在数百万年的进化过程中却丧失了他们大部分的再生能力。
为了了解失去的是什么，研究人员构建出了使得再生动物能够重新长出断尾或修复受损组织的基因清单。令人惊讶地是，他们发现这些生物中对于再生极为重要的基因在人体内也具有对应物。关键的差异或许并不在于基因自身，而在于损伤过程中调控这些基因如何激活的序列。
根据在发布于4月6日《自然》（Nature）杂志上的一项研究，杜克大学的研究人员在一种受到喜爱的再生模型——斑马鱼中发现了这些调控序列的存在。这些称作为“组织再生增强子元件”（ TREEs）的序列，可以开启损伤位点的某些基因，甚至可以改造它们来改变动物的再生能力。
论文的资深作者是杜克大学的细胞生物学教授Kenneth D. Poss博士。Poss长期从事再生研究。2006年Poss发现沉默表达斑马鱼心脏中的一种蛋白，受伤部位或者伤口保护层会有聚集大量的干细胞，干细胞之间的动力学相互作用会激活心脏的再生功能。研究人员在进一步实验中发现了能够帮助细胞群之间以及保护层细胞之间进行相互作用，促进形成新的心肌的关键生长因子。研究结果刊登于11月3日的Cell杂志上（Cell：寻找被“封杀”的脊椎动物再生能力 ）。
在2008年的Genes & Development杂志上，他的研究小组曾揭示出一种叫做miR-133的microRNA分子具有控制斑马鱼再生鱼鳍的非凡能力（焦点：microRNA与组织再生 ）。在2015年Nature杂志上的一项研究中，Poss研究小组发现了斑马鱼心脏神秘外膜层——心外膜的一些特性，帮助解释了斑马鱼能力再生心脏组织的这种非凡能力（Nature揭示再生医学重要发现 ）。
Poss说：“我们想知道再生是如何发生的，最终的目标是帮助人们实现他们的全部再生潜能。我们的研究指出了一种方法，借此我们有可能可以唤醒我们都携带着的、负责再生的基因。”
在过去的十年里，研究人员已在斑马鱼、果蝇和小鼠等生物钟鉴别出了数十个再生基因。例如，一个叫做neuregulin 1的分子可以使心肌细胞增殖，另一个叫做成纤维细胞生长因子的分子可以促进断鳍再生。然而，Poss说尚未有人探索开启受损组织中的这些基因，在再生过程中让它们保持开启，当完成再生时关闭它们的调控元件。
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在这项研究中，Poss和同事们想确定是否存在这些重要的DNA片段，如果有，则精确描绘出它们的定位。众所周知，称作为增强子元件的小片段序列控制了发育胚胎中基因的开启时间。但目前尚不清楚这些元件是否也被利用来驱动了再生。
首先，论文的主要作者、Poss实验室博士后Junsu Kang检测了在斑马鱼的鳍与心脏再生过程中强有力诱导的基因。他发现一种叫做leptin b基因在切断鳍与心脏受损的斑马鱼中被开启。Kang搜索了leptin b周围15万bp的序列，鉴别出了一个距离这一基因大约7000个bp的增强子元件。
他随后削减这一增强子至最短的必需DNA序列。在这一过程中，Kang发现这一元件可以分为两个不同的部分：一个激活了受损心脏中的一些基因，在它的旁边，另一部分激活了受损鳍中的一些基因。他将这些序列与两个再生基因：成纤维细胞生长因子和neuregulin 1融合，构建出了损伤后鳍和心脏产生优越的再生反应的转基因斑马鱼。
最后，研究人员测试了这些TREEs在小鼠一类的哺乳动物系统中是否具有相似的效应。合作者、加州大学旧金山分校的Brian L. Black博士，将一个TREE连接到一个叫做lacZ的基因上，当lacZ开启时会生成蓝光。值得注意地是，他发现借用来自斑马鱼基因组的这些元件可以在转基因小鼠受损的爪子和心脏中激活基因表达。
Poss说：“我们还只是刚开始着手这些研究工作，但现在我们获得了令人鼓舞的概念证明：这些元件具有损伤后与哺乳动物机器一起发挥作用的所有序列。”他怀疑可能存在不同类型的TREEs：一些开启所有组织中的基因，一些只开启像心脏这样的组织中的基因；一些在发育胚胎中活化，在成年期再生过程中会被重新激活。
最终，Poss认为可以组合这样的遗传元件与基因编辑技术来提高哺乳动物，甚至人类修复与再生受损或缺失身体部位的能力。
POSS说：“我们想找到更多这类的元件，因此我们可以了解是什么开启并最终控制了再生程序。有可能存在一些强大的元件提高了某一基因的表达水平高于其他基因，或激活了特定受损细胞类型中的一些基因。拥有这样的特异性有一天或许可以让我们以一种接近手术的精度，改变一种再生能力较差的组织变得更好。”
（生物通：何嫱）
生物通推荐原文索引：
"Modulation of tissue repair by regeneration enhancer elements," Junsu Kang, Jianxin Hu, Ravi Karra, Amy L. Dickson, Valerie A. Tornini, Gergory Nachtrab, Matthew Gemberling, Joseph A. Goldman, Brian L. Black, and Kenneth D. Poss. Nature, April 6, 2016. DOI: 10.1038/nature17644.
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