这只蜗牛的眼睛可以重新长出来：它们能帮助人类实现同样的效果吗？

人类的眼睛复杂且无法修复，但其结构与淡水苹果蜗牛的眼睛相似，后者的眼睛可以完全再生。一项新的研究表明，苹果蜗牛和人类的眼睛有许多相同的解剖学和遗传学特征。

　　

人类的眼睛复杂且无法修复，但其结构却与淡水苹果蜗牛相似，后者的眼睛可以完全再生。 加州大学戴维斯分校分子与细胞生物学助理教授爱丽丝·阿科西（Alice Accorsi）研究这些蜗牛如何再生眼睛，最终目标是帮助眼部受伤的人恢复视力。

在 8 月 6 日发表在《自然通讯》上的一项新研究中 ，Accorsi 表明苹果蜗牛和人类的眼睛有许多共同的解剖学和遗传特征。

“苹果蜗牛是一种非凡的生物，”阿科西说。“它们为研究复杂感觉器官的再生提供了独特的机会。在此之前，我们缺少一个研究完整眼部再生的系统。”

她的团队还开发了编辑苹果蜗牛基因组的方法，这将使他们能够探索眼睛再生背后的遗传和分子机制。

蜗牛的速度并不慢

金苹果蜗牛（学名： Pomacea canaliculata） 是一种原产 于南美洲的淡水蜗牛。如今，它已入侵世界各地，但阿科西表示，苹果蜗牛入侵性强的特征也使其成为一种适合实验室研究的动物。

“苹果蜗牛的适应力很强，它们的世代周期很短，而且它们会生育很多幼崽，”她说。

除了易于在实验室中生长之外，苹果蜗牛还拥有“相机型”眼睛——与人类相同。

几个世纪以来，蜗牛一直以其再生能力而闻名——1766年，一位研究人员发现，被斩首的花园蜗牛可以重新长出整个头部。然而，Accorsi 是第一个在再生研究中利用这一特性的人。

“当我开始读到这篇文章时，我不禁自问，为什么还没有人用蜗牛来研究再生？”阿科西说。“我想这是因为我们直到现在才找到完美的蜗牛来研究。很多其他蜗牛在实验室里繁殖很困难或很慢，而且很多物种还要经历变态发育，这带来了额外的挑战。”

像照相机一样的眼睛

动物界有很多种眼睛，但“照相机”类型的眼睛以产生特别高分辨率的图像而闻名。它们由保护性的角膜、聚焦光线的晶状体和包含数百万个感光细胞的视网膜组成。它们存在于所有脊椎动物、一些蜘蛛、鱿鱿鱼和章鱼以及一些蜗牛中。 

通过解剖、显微镜和基因组分析相结合的方法，Accorsi 团队发现苹果蜗牛的眼睛在解剖学和基因学上与人类的眼睛相似。 

“我们做了大量工作，证明许多参与人类眼睛发育的基因也存在于蜗牛中，”阿科西说。“再生后，新眼睛的形态和基因表达与原来的眼睛几乎完全相同。”

如何再生眼睛

那么，蜗牛在截肢后是如何再生眼睛的呢？研究人员发现，这个过程大约需要一个月，包含几个阶段。首先，伤口必须愈合以防止感染和体液流失，这通常需要24小时左右。然后，未分化的细胞在该区域迁移和增殖。在大约一周半的时间里，这些细胞分化并开始形成包括晶状体和视网膜在内的眼部结构。到截肢后第15天，所有眼部结构都已形成，包括视神经，但这些结构还将继续成熟和生长数周。 

“我们还没有确凿的证据证明它们能够看到图像，但从解剖学角度来看，它们拥有形成图像所需的所有组成部分，”阿科西说道。“开发一种行为分析方法，来证明蜗牛能够像用原来的眼睛一样用新眼睛处理刺激，将会非常有趣。我们正在研究这个问题。”

研究小组还调查了哪些基因在再生过程中处于活跃状态。他们发现，在截肢后，蜗牛约有9000个基因的表达速度与正常成年蜗牛的眼睛不同。28天后，再生眼睛中仍有1175个基因的表达存在差异，这表明尽管眼睛在一个月后看起来已经完全发育，但完全成熟可能需要更长时间。

再生基因

为了更好地了解基因如何调节再生，Accorsi 开发了使用 CRISPR-Cas9 编辑蜗牛基因组的方法。 

阿科西说：“我们的想法是，改变特定的基因，然后观察它对动物有什么影响，这可以帮助我们了解基因组不同部分的功能。” 

作为首次测试，该团队利用 CRISPR/Cas9 技术在蜗牛胚胎中突变了一个名为 pax6的基因 。Pax6  已知能够控制人类、小鼠和果蝇大脑和眼睛的发育和组织。与人类一样，蜗牛的每个基因都有两个副本——分别来自父母。研究人员发现，当苹果蜗牛拥有两个非功能性 pax6 版本时 ，它们会发育成没有眼睛的个体，这表明 pax6 对苹果蜗牛眼睛的早期发育也至关重要。 

Accorsi 正在进行下一步研究：测试 pax6是否 也在眼球再生中发挥作用。为了确定这一点，研究人员需要在成年蜗牛中突变或关闭 pax6  ，然后测试它们的再生能力。 

她还在研究其他与眼睛相关的基因，包括编码眼睛特定部位（如晶状体或视网膜）的基因，以及控制 pax6 的基因。

阿科西说：“如果我们发现一组对眼睛再生很重要的基因，而且这些基因也存在于脊椎动物中，理论上我们就可以激活它们来实现人类的眼睛再生。” 

该研究的其他作者包括加州大学戴维斯分校的 Asmita Gattamraju，以及斯托尔斯医学研究所的 Brenda Pardo、Eric Ross、Timothy J. Corbin、Melainia McClain、Kyle Weaver、Kym Delventhal、Jason A. Morrison、Mary Cathleen McKinney、Sean A. McKinney 和 Alejandro Sanchez Alvarado。Accorsi 在斯托尔斯医学研究所完成了本研究的大部分研究工作，她曾在那里担任博士后研究员，之后于 2024 年加入加州大学戴维斯分校。

该研究由霍华德休斯医学研究所、发育生物学学会、美国解剖学会和斯托尔斯医学研究所资助。