雷氏七鰓鰻作為現(xiàn)存的無頜脊椎動物代表，是一種由無脊椎動物向脊椎動物進(jìn)化的過渡類型，被視為研究脊椎動物演化的重要模式生物。

近日，華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合遼寧師范大學(xué)七鰓鰻研究中心等單位于《自然·通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表研究成果，團(tuán)隊(duì)基于華大自主研發(fā)的DNBelab C4和 DNBSEQ測序平臺，采用單細(xì)胞RNA測序和單核RNA測序技術(shù)，構(gòu)建了七鰓鰻全部器官的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，系統(tǒng)解析了七鰓鰻在免疫系統(tǒng)和脂肪代謝等方面的細(xì)胞多樣性及演化特征。

Nature Communications官網(wǎng)截圖

完整細(xì)胞圖譜繪制

團(tuán)隊(duì)采集了七鰓鰻的血液、肌肉、肝臟、心臟、腦等14種組織樣本，共測序604,460個細(xì)胞，鑒定出70種細(xì)胞類型，成功繪制了迄今最為完整的七鰓鰻細(xì)胞圖譜，并揭示其細(xì)胞組成的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。

七鰓鰻14種組織的細(xì)胞圖譜

腸道可承擔(dān)部分胰腺功能

在這項(xiàng)成果中，團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)七鰓鰻腸道中存在類胰島細(xì)胞和腺泡細(xì)胞，其中92個胰島樣細(xì)胞與哺乳動物胰腺β細(xì)胞相似，而689個腺泡樣細(xì)胞的功能與哺乳動物胰腺腺泡細(xì)胞相似。這表明七鰓鰻可能通過腸道承擔(dān)部分胰腺功能，為理解脊椎動物胰腺的演化提供了新視角。

七鰓鰻腸道存在類胰島和腺泡樣細(xì)胞

免疫相關(guān)蛋白或可用于減重

通過對七鰓鰻的免疫細(xì)胞進(jìn)行深入分析，團(tuán)隊(duì)鑒定出280,636個免疫細(xì)胞。其中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種關(guān)鍵的免疫相關(guān)蛋白——NATTERIN在七鰓鰻粒細(xì)胞中高表達(dá)，并定位于脂滴（細(xì)胞器，為代謝需求提供能量）。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，NATTERIN蛋白不僅是先天免疫系統(tǒng)的組成部分，還可能參與脂肪代謝調(diào)控，尤其在白色脂肪棕色化（將儲存能量的白色脂肪轉(zhuǎn)化為產(chǎn)熱的棕色脂肪的生物學(xué)過程）中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

為探究NATTERIN蛋白的功能，研究團(tuán)隊(duì)在小鼠體內(nèi)構(gòu)建了Natterin轉(zhuǎn)基因模型，并通過高脂飲食誘導(dǎo)。結(jié)果顯示，在NATTERIN蛋白過表達(dá)的小鼠腹股溝白色脂肪中，發(fā)現(xiàn)大量多房脂滴，類似于棕色脂肪細(xì)胞。而小鼠中UCP1（一種關(guān)鍵的產(chǎn)熱蛋白）的高表達(dá)，表明白色脂肪向棕色脂肪的轉(zhuǎn)化。

通過NATTERIN蛋白注射實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)其具有與奧利司他（體重超重患者治療藥物）類似的減重效果，且低劑量的NATTERIN蛋白無明顯毒性，不引發(fā)炎癥或器官損傷，表明其在代謝調(diào)控中的安全性和潛在藥用價值。

Natterin轉(zhuǎn)基因小鼠白色脂肪高表達(dá)UCP1等棕色脂肪標(biāo)記分子

華大生命科學(xué)研究院研究員、論文通訊作者范廣益研究員總結(jié)道：“七鰓鰻的細(xì)胞圖譜為解析脊椎動物演化提供了前所未有的數(shù)據(jù)支持，而NATTERIN蛋白在脂肪代謝中的作用則為代謝性疾病的治療提供了新靶點(diǎn)?！?/p>

未來，該研究成果將在脊椎動物演化、免疫系統(tǒng)功能解析、脂肪代謝調(diào)控及新型肥胖干預(yù)策略等多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

本研究基于華大智造的單細(xì)胞組學(xué)技術(shù)平臺，利用其高效的樣本處理、文庫制備和基因測序方案，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜生物系統(tǒng)的深入解析。

華大生命科學(xué)研究院范廣益研究員、劉心研究員，遼寧師范大學(xué)七鰓鰻研究中心李慶偉教授、逄越教授為本研究共同通訊作者，青島華大基因研究院秦雅婷博士、劉群博士、韓凱博士，遼寧師范大學(xué)七鰓鰻研究中心杜澤宇博士、盧佳麗博士、張晉為共同第一作者。本研究還得到國家自然科學(xué)基金、國際海洋基因組計(jì)劃等多個項(xiàng)目的支持。

文章鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56153-w

編輯：李麗