珊瑚生物學研究新紀元：科學家培育出首個穩定的珊瑚細胞系
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在天然海洋環境中生長并轉移到水族箱中以誘導產卵的 Acropora tenuis 菌落。來源：OIST
培養珊瑚細胞的能力可能會開啟珊瑚生物學研究的新時代。
- 研究人員已成功在培養皿中培養出石珊瑚 Acropora tenuis 的細胞
- 這些細胞系是通過從珊瑚幼蟲中分離出細胞來創建的，然后發育成八種不同的細胞類型
- 八種細胞類型中有七種是穩定的，可以無限生長，即使在冷凍后也能保持活力
- 一些細胞類型代表內胚層樣細胞，因此可以闡明珊瑚如何與光合作用藻類相互作用以及如何發生白化
- 這些細胞系可用于珊瑚細胞研究的許多途徑，包括珊瑚發育、珊瑚養殖以及氣候變化和污染的影響
根據（2021 年 4 月 25 日）發表在《海洋生物技術》上的一項研究，日本的研究人員已經在珊瑚中建立了可持續的細胞系。
科學家們報告說，從石珊瑚?Acropora tenuis中播種的 8 種細胞培養物中有 7 種已經持續增殖超過 10 個月。
“過去證明，為海洋生物特別是珊瑚建立穩定的細胞系非常困難，”該研究的資深作者、沖繩科學技術研究生院 (OIST) 海洋基因組學部門負責人 Satoh 教授說.?“這一成功可能被證明是更深入地了解這些至關重要的動物生物學的關鍵時刻?！?/p>
Acropora tenuis?屬于?Acroporidae?科，是熱帶和亞熱帶珊瑚礁中最常見的珊瑚類型。這些石珊瑚生長迅速，因此在珊瑚礁的結構形成中起著至關重要的作用。
然而，??Acroporidae?珊瑚特別容易受到海洋條件變化的影響，當溫度飆升或海洋酸化時，它們通常會發生白化事件。Satoh教授解釋說，通過細胞系建立有關這些珊瑚基本生物學的知識有朝一日可以幫助保護它們免受氣候變化的影響。
創造文化
我想我是沒說清楚，自來水中，自來水廠的自來水中芽孢桿菌、短桿菌屬、類芽孢桿菌屬、短短芽孢桿菌屬及紡錘形賴氨酸芽孢桿菌等，一般是怎么殺滅他們的？
在這項研究中，佐藤教授與高知大學的 Kaz Kawamura 教授密切合作，后者是開發和維持海洋生物細胞培養物的專家。
由于成年珊瑚擁有各種各樣的微型海洋生物，該小組選擇嘗試從珊瑚幼蟲中創建細胞系以減少交叉污染的機會。使用幼蟲細胞的另一個好處是它們比成體細胞更容易分裂，這可能使它們更容易培養。
研究人員在實驗室中使用珊瑚標本分離卵子和精子并使卵子受精。一旦珊瑚幼蟲發育，他們將幼蟲分成單個細胞并在培養皿中培養。
顯微鏡圖像顯示了研究中建立的三種細胞系，顏色和形式各不相同。來源：OIST
最初，文化嘗試以失敗告終?！靶馀蒹w出現，然后占據了培養皿的大部分，” Kaz Kawamura 教授說?！拔覀兒髞戆l現這些是垂死的石珊瑚細胞的碎片?！?/p>
在第二年，該小組發現，通過在細胞培養基中添加一種稱為纖溶酶的蛋白酶，就在培養開始時，他們可以阻止石珊瑚細胞死亡并保持它們的生長。
兩到三周后，幼蟲細胞發育成八種不同的細胞類型，它們的顏色、形狀和基因活性各不相同。八個中有七個繼續無限分裂形成新的珊瑚細胞。
探索珊瑚生存不可或缺的共生關系
這項研究最令人興奮的進步之一是一些細胞系在形式和基因活性上與內胚層細胞相似。內胚層是珊瑚卵受精后約一天形成的細胞內層。
重要的是，內胚層中的細胞結合了共生藻類，它們進行光合作用并提供養分來維持珊瑚的生存。
珊瑚是最簡單的動物之一，在胚胎發育早期只形成兩層細胞（稱為胚層）——內層，內胚層和外層，外胚層。每個生殖細胞層最終都會發育成不同類型的細胞，包括消化細胞、肌肉樣細胞、神經樣細胞和刺細胞（刺細胞），但每種細胞類型在發育過程中是如何形成的仍然需要研究。來源：OIST
“目前，珊瑚生物學最迫切需要了解珊瑚動物與其光合共生體在細胞水平上的相互作用，以及這種關系如何在壓力下崩潰，導致珊瑚白化和死亡，”教授說澳大利亞詹姆斯庫克大學的首席珊瑚生物學家大衛米勒沒有參與這項研究。
他繼續說：“在確認培養中的這些細胞代表珊瑚內胚層的情況下，對珊瑚/光共生相互作用的詳細分子分析將成為可能——由此，可以預期在理解和防止珊瑚白化方面取得真正的進展?！?/p>
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對于 Satoh 教授來說，他的興趣在于光共生藻類細胞（幾乎與幼蟲細胞一樣大）最初是如何進入珊瑚的。
“在幼蟲第一次發育后一周左右，藻類被整合到珊瑚細胞中，”佐藤教授說?！暗斑€沒有人在單細胞水平上觀察到這種內共生事件?！?/p>
珊瑚細胞研究的新時代
科學家們還發現，珊瑚細胞系在用液氮冷凍然后解凍后仍然可以存活?！斑@對于能夠成功地向全球研究實驗室提供珊瑚細胞系至關重要，”佐藤教授說。
使用這些細胞系對未來研究的影響是深遠的，從研究單個珊瑚細胞如何應對污染或更高的溫度，到研究珊瑚如何產生構成其骨骼的碳酸鈣。
研究還可以進一步深入了解珊瑚的發育過程，從而提高我們養殖珊瑚的能力。
在未來的研究中，該團隊希望建立克隆細胞系，這意味著培養物中的每個細胞在基因上都是相同的。
“這將使我們更清楚地了解我們正在生長的珊瑚細胞類型，例如腸道樣細胞或神經樣細胞，通過觀察細胞中哪些基因被打開和關閉，”佐藤教授說。