开启珊瑚生物学研究的新纪元!科学家培养出第一个稳定的珊瑚细胞系

根据4月25日发表在《海洋生物技术》上的一项研究,日本的研究人员已经在珊瑚中建立了可持续的细胞系(www.tLcgw.com)。科学家们报道,八种细胞培养物中有七种是从石质珊瑚Acropora tenuis播种的 ,成功地连续繁殖了超过10个月。

该研究的资深作者,冲绳科技大学研究生院海洋基因组学部负责人佐藤教授说:“过去为海洋生物,尤其是珊瑚建立稳定的细胞系非常困难。” “这项成功可能被证明是对这些至关重要的动物的生物学有了更深入了解的关键时刻。”

在自然的海洋环境中生长的Acropora tenuis菌落,并转移到水族馆以诱导产卵。图源:OIST

Acropora tenuis,中文称柔枝轴孔珊瑚,是在热带和亚热带珊瑚礁中发现的最常见的珊瑚类型。这些石质珊瑚是速生植物,因此在珊瑚礁的结构形成中起着至关重要的作用。

但是, Acroporidae tenuis珊瑚特别容易受海洋环境变化的影响,当温度高涨或海洋酸化时,常会发生漂白事件。佐藤教授解释说,通过细胞系建立有关这些珊瑚基本生物学的知识有一天可以帮助保护它们免受气候变化的影响。

由于成年珊瑚拥有各种各样的微观海洋生物,因此该小组选择尝试用珊瑚幼虫创建细胞系,以减少交叉污染的机会。使用幼虫细胞的另一个好处是,它们比成年细胞更容易分裂,有可能使其易于培养。

研究人员在实验室中使用珊瑚标本来分离卵子和精子,并使卵子受精。珊瑚幼虫发育后,便将幼虫分离成单个细胞,并在培养皿中生长。最初的尝试以失败而告终。

珊瑚是最简单的动物之一,在早期胚胎发育中仅形成两层细胞(称为胚层),即内层(内胚层)和外层(外胚层)。图源:OIST

在第二年,研究小组发现,在培养开始时,通过向细胞培养基中加入一种叫做纤溶酶的蛋白酶,就可以阻止石质珊瑚细胞死亡并保持其生长。两到三周后,幼虫细胞发育成八种不同的细胞类型,它们的颜色,形式和基因活性都不同。八分之七继续无限分裂,形成新的珊瑚细胞。

这项研究最令人兴奋的进展之一是,某些细胞系的形式和基因活性与内胚层细胞相似。内胚层是珊瑚卵受精后约一天形成的细胞内层。重要的是,内胚层中的细胞掺入了共生藻类,它们能够光合作用并提供养分来维持珊瑚。

教授说:“目前,珊瑚生物学最迫切的需求是了解珊瑚动物与其光合共生体在细胞水平上的相互作用,以及这种关系在压力下如何崩溃,从而导致珊瑚白化和死亡。”戴维·米勒(David Miller),澳大利亚詹姆斯·库克大学(James Cook University)的首席珊瑚生物学家,未参与此项研究。

他继续说:“在确认文化中的这些细胞代表珊瑚内胚层的情况下,将有可能对珊瑚/光共生体相互作用进行详细的分子分析。据此,人们有望真正了解和防止珊瑚白化。”

使用这些细胞系进行未来研究的意义是深远的,从研究单个珊瑚细胞如何应对污染或更高温度的研究到研究珊瑚如何产生建立其骨骼的碳酸钙。研究还可以提供有关珊瑚如何发育的进一步见解,从而可以提高我们的珊瑚养殖能力。

参考资料:

https://scitechdaily.com/new-era-in-coral-biology-research-scientists-have-cultured-the-first-stable-coral-cell-lines/

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