據(jù)斯坦福大學(xué)的科學(xué)家稱，Botryllus schlosseri是一種生活在水下殖民地的海洋無脊椎動物，類似于模糊的針頭，附著在巖石上，具有與人類有著驚人相似性的血液形成系統(tǒng)。在一項研究將在網(wǎng)上公布12月5日自然，研究人員報告說，這些卑微的海洋生物可以提供一種方式來了解我們自己的血液 -形成制度，提高我們的免疫功能，并找到新的免疫相關(guān)的工具，用于生物學(xué)發(fā)現(xiàn)。“哺乳動物和Botryllus血液形成系統(tǒng)也共享數(shù)百個同源基因，即使這兩個物種被超過5億年的進(jìn)化分開，”前博士后學(xué)者Benyamin Rosental博士說。

Rosental與研究生Mark Kowarsky一起擔(dān)任該研究的主要作者。資深作者是歐文韋斯曼，醫(yī)學(xué)博士，弗吉尼亞和DK路德維希癌癥研究臨床創(chuàng)新教授，病理學(xué)和發(fā)育生物學(xué)教授; Stephen Quake，博士，工程學(xué)院Lee Otterson教授，生物工程和應(yīng)用物理學(xué)教授; 和高級研究科學(xué)家Ayelet Voskoboynik，博士。

研究人員分離出了作為其血液和免疫系統(tǒng)基礎(chǔ)的Botryllus干細(xì)胞，以及它們在成為成人血液和免疫細(xì)胞的過程中產(chǎn)生的祖細(xì)胞。“在所有無脊椎動物中，Botryllus血液干細(xì)胞和祖細(xì)胞與脊椎動物血細(xì)胞最相似，所以它們有可能(如果不可能)它們是脊椎動物和無脊椎動物之間的'缺失環(huán)節(jié)'，”Weissman說。還指導(dǎo)斯坦福干細(xì)胞生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)研究所和斯坦福大學(xué)路德維希癌癥中心。

奇怪的特點

Botryllus是一種具有許多奇怪特征的生物。它的生命中有一部分是自由游動的脊椎動物“蝌蚪” - 一種沒有椎骨的動物，但有一個叫做脊索的脊柱。然后它將自己附著在一塊巖石上，經(jīng)歷變態(tài)，失去脊索，尾巴，身體肌肉和兩個大腦中的一個，然后沉淀下來，與潮下表面上的其他Botryllus生物一起生活在殖民地中。

在顯微鏡下，Botryllus殖民地看起來像一束花，雖然實際上每個“花瓣”都是一個獨立的生物體，有自己的心臟，鰓，消化系統(tǒng)，大腦和血細(xì)胞。菌落中的單獨的Botryllus生物共享共同的血液供應(yīng)，甚至交換細(xì)胞。這種血液共享使得精子和卵子的干細(xì)胞和身體組織的干細(xì)胞可以在整個不斷增長的群體中共享。

研究人員表明，Botryllus和哺乳動物的血液系統(tǒng)之間存在著密切的相似之處。他們發(fā)現(xiàn)Botryllus有一種特殊細(xì)胞的孵化器，稱為生態(tài)位，可以容納和支持血液干細(xì)胞，很像哺乳動物骨髓中的血液干細(xì)胞生態(tài)位。他們還發(fā)現(xiàn)，Botryllus血液干細(xì)胞將從血管到生態(tài)位找到自己的方式，就像在哺乳動物中一樣。他們在Botryllus中發(fā)現(xiàn)了327個參與血細(xì)胞形成的基因，這些基因與參與哺乳動物血液形成的基因相似。

此前，Weissman實驗室的研究人員表明，一種名為BHF的基因的單一變體調(diào)節(jié)了單獨的Botryllus生物體是否會從自己的身體發(fā)出血管并與鄰近的個體合并，或者經(jīng)歷免疫排斥，從而阻止血細(xì)胞交換。這項新研究確定了BHF如何調(diào)節(jié)生物體是否在菌落中融合在一起：如果該基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)被其他菌落認(rèn)為是兼容的，它就會阻止激活與人體免疫系統(tǒng)相似的排斥過程。自然殺手細(xì)胞攻擊不是“自我”的組織。

一個優(yōu)秀的模型

研究人員表示，兩種系統(tǒng)之間如此強(qiáng)烈的相似性的發(fā)現(xiàn)為研究人員提供了研究哺乳動物中許多生物現(xiàn)象的優(yōu)秀模型。“哺乳動物的血液干細(xì)胞很難找到，一旦發(fā)現(xiàn)，就很難跟蹤血液干細(xì)胞生態(tài)位的發(fā)生情況，”Voskoboynik說。“Botryllus是一種半透明的生物體，因此我們可以很容易地發(fā)現(xiàn)生態(tài)位，并在視覺上跟蹤每種細(xì)胞從身體的一部分遷移到另一部分。”

當(dāng)一個人對另一個人產(chǎn)生免疫攻擊，或兩個人融合血管時，也很容易觀察到個體生物體內(nèi)的細(xì)胞是如何相互作用的。Voskoboynik說，這可以讓科學(xué)家更好地了解有機(jī)體接受或拒絕外來細(xì)胞的原因，這些知識可以提供對器官移植接受和排斥的見解。

“憑借其原始但有效的免疫系統(tǒng)，Botryllus還可以讓我們深入了解如何增強(qiáng)我們對病原體和癌癥的免疫反應(yīng)，”Voskoboynik說。“但除了這項研究可能帶來的任何實際好處之外，我們很高興在探索脊椎動物及其血液形成和免疫系統(tǒng)進(jìn)化的道路上探索這一重要指南。這不是好奇心驅(qū)動的科學(xué)嗎該怎么辦?“