摘要：科学家利用一种来自领鞭毛虫（choanoflagellates）的基因，将小鼠细胞重编程为多能干细胞。领鞭毛虫是一种与动物相关的单细胞生物。这一突破表明，驱动干细胞形成的关键基因在近10亿年前的单细胞祖先中就已存在。生成的干细胞被用于创造嵌合小鼠，展示了古老的遗传工具如何与现代哺乳动物生物学相结合。这一发现重新定义了干细胞的进化起源，并可能为再生医学的进步提供启示。

关键事实：

• 领鞭毛虫基因替代了小鼠Sox2基因，成功将细胞重编程为干细胞。

• 重编程的干细胞参与了嵌合小鼠的发育。

• 研究结果表明，干细胞相关基因早于多细胞生物的出现。

来源：伦敦玛丽女王大学

研究内容：
在《自然通讯》上发表的一项研究中，一个国际研究团队取得了前所未有的里程碑：利用来自单细胞生物的遗传工具，创造了能够生成完全发育小鼠的干细胞。这一突破重塑了我们对干细胞遗传起源的理解，为动物与其古老单细胞亲属之间的进化联系提供了新的视角。

在实验中，伦敦玛丽女王大学的Alex de Mendoza博士与香港大学的研究人员合作，使用领鞭毛虫中的基因创造了干细胞，并将其用于生成一只活生生的小鼠。领鞭毛虫是动物最近的近亲，其基因组中包含Sox和POU基因的版本，这些基因在哺乳动物干细胞中驱动多能性（即细胞发育成任何细胞类型的潜力）。这一意外发现挑战了长期以来认为这些基因仅在动物中进化的观点。

de Mendoza博士表示：“通过成功利用来自单细胞亲属的分子工具创造小鼠，我们见证了近10亿年进化中功能的非凡连续性。这项研究表明，参与干细胞形成的关键基因可能比干细胞本身更早起源，或许为今天我们看到的多细胞生命铺平了道路。”

2012年，山中伸弥获得诺贝尔奖，证明了仅通过表达四个因子（包括Sox2和Oct4基因）即可从“分化”细胞中获得干细胞。在这项新研究中，通过与香港大学Ralf Jauch博士实验室的合作，团队将领鞭毛虫的Sox基因引入小鼠细胞，替代了原生Sox2基因，成功实现了向多能干细胞状态的重编程。为了验证这些重编程细胞的有效性，它们被注射到发育中的小鼠胚胎中。

研究意义：
生成的嵌合小鼠展示了来自供体胚胎和实验室诱导干细胞的物理特征，如黑色毛皮斑块和深色眼睛，证实了这些古老基因在使干细胞与动物发育兼容方面发挥了关键作用。

该研究追溯了Sox和POU蛋白的早期版本如何被单细胞祖先用于某些功能，这些功能后来成为干细胞形成和动物发育的重要组成部分。de Mendoza博士解释说：“领鞭毛虫没有干细胞，它们是单细胞生物，但它们拥有这些基因，可能用于控制基本细胞过程，而多细胞动物后来可能将这些基因重新用于构建复杂的身体。”

这一新见解强调了遗传工具的进化多功能性，并让我们得以一窥早期生命形式如何利用类似机制驱动细胞特化，远在真正的多细胞生物出现之前。

应用前景：
这一发现不仅对进化生物学具有重要意义，还可能为再生医学的新进展提供信息。通过加深对干细胞机制进化的理解，科学家可能会找到优化干细胞疗法和改进细胞重编程技术的新方法，以治疗疾病或修复受损组织。

Jauch博士指出：“研究这些遗传工具的古老根源，让我们能够更清晰地了解如何调整或优化多能性机制。”他提到，通过实验合成版本的这些基因，可能会在某些情况下表现得比原生动物基因更好，从而推动技术进步。

关于这项遗传学和干细胞研究的新闻：

• 作者：Ilyana Zolotareva

• 来源：伦敦玛丽女王大学

• 联系人：Ilyana Zolotareva – 伦敦玛丽女王大学

原始研究：开放获取。“The emergence of Sox and POU transcription factors predates the origins of animal stem cells” by Alex de Mendoza et al. Nature Communications