与人类不同，硬骨鱼、蝾螈等低等脊椎动物具有强大的器官再生能力。其中，墨西哥钝口螈作为蝾螈的一种，不仅能再生四肢、尾巴、眼睛、皮肤以及肝脏等器官，还可以再生大脑，因此被科学家们作为重要的模式生物来研究与再生有关的问题。从另一个角度讲，相比于其他再生能力强的生物，如无脊椎动物涡虫和鱼类斑马鱼，墨西哥钝口螈的进化地位较高，脑结构与人脑也有一定相似之处，是较为理想的研究对象。
论文共同通讯作者、杭州华大生命科学研究院顾颖博士表示：“蝾螈的基因编码序列与人类极其相似。研究蝾螈脑再生的启动机制，并发现其中的关键基因，或将为人类神经系统损伤和退行新疾病的恢复提供指导。”
干细胞状态转化或成脑损伤复原关键
本次研究中，研究团队对人工培育的墨西哥钝口螈脑中的皮层区域进行机械损伤手术，并对损伤后第2、5、10、15、20、30及60天的大脑样本进行分析，完整记录了蝾螈大脑从损伤到再生修复完成的过程，构建了蝾螈脑再生的高分辨率时空图谱。
“目前，针对蝾螈脑损伤再生的研究主要集中在其端脑上。”论文第一作者、杭州华大生命科学研究院的魏小雨博士介绍道，研究团队在蝾螈端脑一侧切除了面积约0.25平方毫米的方形切口，以构建脑损伤模型。
值得注意的是，虽然蝾螈能存活10到15年，但是其并不能在整个生命周期内都进行再生。
以往的研究发现，蝾螈脑再生受到年龄因素在内的一些条件的约束。年幼的蝾螈再生速度快；年老的蝾螈再生速度慢，甚至会失去再生能力。一般认为，这与蝾螈脑中贮存的神经干细胞的数量与活力有关。
研究团队利用具备超高经度和超大视野的华大时空组学技术(Stereo-seq)，绘制了墨西哥钝口螈端脑发育及损伤修复过程中单细胞水平空间转录组图谱，发现蝾螈大脑在损伤后30天内即可愈合，60天内组织结构完成再生，损伤侧与未损伤侧的细胞类型空间分布已无明显差异。
