由於獨特和可愛的外觀，蠑螈Ambystoma mexicanum是一種受歡迎的寵物。與其他蛻變的蠑螈不同，Ambystoma mexicanum永遠不會超越它們的幼蟲、幼年階段，這種特性被稱為幼態持續。

另外，它還因能再生缺失的肢體和其他組織–包括大腦、脊髓、尾巴、皮膚、四肢、肝臟、骨骼肌、心臟、上顎和下顎及視網膜、角膜和晶狀體等眼部組織–而被認可。

哺乳動物–包括人類在腦部受傷後幾乎沒有能力重建受損組織。另一方面，一些物種如魚和蠑螈卻可以用新的神經元補充受傷的大腦區域。

大腦再生需要以時間和區域特定的方式協調複雜的反應。在《科學》封面上發表的一篇論文中，BGI及其研究夥伴利用Stereo-seq技術在整個發育和再生過程中以單細胞分辨率重建了蠑螈的大腦結構。研究使軸突動物能更新其大腦的基因和細胞類型可能會帶來對嚴重傷害的更好治療並釋放出人類的再生潛力。

研究小組收集了軸突動物六個發育階段和七個再生階段的樣本並收集了相應的時空立體測序數據。這六個發育階段包括：

孵化後的第一個餵養階段（第44階段）

前肢發育階段（第54階段）

後肢發育階段（第57階段）

少年階段

成年階段

變態階段

通過對各發育階段細胞類型的系統研究，研究人員發現，在早期發育階段，位於VZ區的神經乾細胞很難區分亞型，而從青春期開始，具有專門的神經乾細胞亞型具有空間區域特徵，因此這表明各種亞型在再生過程中可能具有不同的功能。

在研究的第三部分，研究人員生成了一組端腦切片的空間轉錄組數據，其涵蓋了七個損傷誘發的再生階段。15天后，一種新的神經乾細胞亞型即reaEGC（反應性上皮細胞）出現在傷口區域。

據了解，傷口處出現了部分組織連接，在20至30天后，新組織再生，但細胞類型組成跟非損傷組織明顯不同。直到受傷後60天，受損區域的細胞類型和分佈才恢復到非受傷組織的狀態。

參與這一過程的關鍵神經乾細胞亞型(reaEGC)來自於靜止的神經乾細胞亞型(wntEGC和sfrpEGC)受到損傷刺激後在傷口附近的激活和轉化。

在發育和再生過程中，神經元的形成有什麼相似和不同之處？研究人員發現發育和再生之間有一個類似的模式，即從神經乾細胞到祖細胞，隨後變成不成熟的神經元，最後則變成成熟的神經元。

通過比較這兩個過程的分子特徵，研究人員發現，神經元的形成過程在再生和發育過程中高度相似，這表明損傷誘導神經乾細胞將自身轉化為發育的年輕化狀態以啟動再生過程。

研究論文第一作者、BGI-Research高級研究員Xiaoyu Wei博士說道：“我們的團隊分析了蠑螈大腦再生過程中的重要細胞類型並跟踪了其空間細胞譜系的變化。Stereo-seq所揭示的關鍵細胞類型的時空動態為我們提供了一個強大的工具，從而為生命科學鋪設新的研究方向。”

通訊作者、BGI-Research生命科學部主任Xun Xu則指出：“在自然界中，有許多自我再生的物種，而再生的機制也相當多樣化。通過多組學方法，全世界的科學家可能會展開更系統的合作。”