图1. 代表性海洋无脊椎动物的全身再生机制

a. 一种轴孔珊瑚（Acropora）从一个小断枝（仅含少量珊瑚虫）再生为一个完整的大型珊瑚群体

b–d.史氏菊海鞘（Botryllus schlosseri）在芽体切除后的再生过程

研究提出了两种全身再生模式：类型I以群体生物为主，依赖循环的多能成体干细胞，通过系统性诱导与多再生位点竞争，实现体细胞胚胎发生样式的全身再生；类型II以单体生物为主，依赖命运受限干细胞，形成单一的再生前沿（芽基/再生芽），遵循预成式的发育模式，常伴随瘢痕化愈合。文献比较表明，不同门类全身再生的触发形态（解离细胞、微小体片段或截肢）与细胞来源（既有干细胞、去分化或转分化细胞）存在显著差异。

图2. 海鞘（Botrylloides leachi）

a. 采自以色列地中海沿岸浅海硬质基底的群体

b. 实验室中生长的群体

两个群体均呈现红橙色的色型（color morphs）。

Botrylloides属因其独特的生物学特性，是研究全身再生的理想生物学模型。这类海鞘形成胶质群体，由数千个遗传背景完全一致的个体（称为zooids）通过共有的血管网络相互连接而成；其在胚胎发育阶段表现出典型的脊索动物特征，包括脊索和背神经管等结构。

在物种Botrylloides leachi中，全身再生过程起源于循环血细胞。仅需分离一个微小的血管壶腹结构（约0.1mm，含100–200个血细胞），就可在约10天内完成整个再生过程（图3）。该过程包括一系列高度协调的阶段：伤口愈合、血管结构重塑、壶腹凝缩、再生生态位建立，最终发育为具有完整功能的个体。分离后，片段内血流逐渐恢复，血细胞聚集形成再生灶，并开始表达干细胞标志物 Piwi 及增殖标记 PCNA。尽管早期可出现多个再生芽基竞争性生长，最终仅有一个成功发育为成熟zooid，其余均通过凋亡被清除。

视黄酸（RA）信号在该过程中发挥核心调控作用：抑制该通路将阻断再生，而外源性RA不仅加速再生，还可突破“单芽限制”，诱导多zooid形成。转录组分析显示，WNT、TGF-β和Notch等关键发育通路显著上调，组蛋白去乙酰化酶等表观遗传调控因子也参与形态发生调控。

全身再生依赖于多种循环和定居型成体干细胞，包括生殖系与体细胞谱系，这些细胞定位于“细胞岛”等特定微环境。在近缘种Botrylloides diegensis中，表达整合素α-6的细胞被证明是再生所必需的。紫外线照射可干扰再生进程，影响β-连环蛋白阳性细胞的分布模式。

该属动物展示了一种脊索动物中特有的、基于血管微环境的多中心竞争性再生模式。该机制与哺乳动物的再生机制存在明显差异，为理解再生能力的进化起源及多细胞生物的修复潜能提供了重要视角。

图3. 海鞘（Botrylloides leachi）群体中的全身再生

基于Botrylloides这一独特模型，我们能够深入解析全身再生中系统性诱导、多位点竞争以及多能干细胞参与的核心机制，并有望揭示Piwi、WNT等进化上保守的基因与信号通路的调控逻辑。尽管哺乳动物整体再生能力有限，但现有研究表明，通过干预单一信号通路即可在通常不再生的物种中成功诱导再生，这提示人类可能具备比以往认知更为深刻的再生潜力。

作为脊索动物门中的无脊椎代表，Botrylloides凭借其以系统性诱导、多再生灶竞争和多能干细胞驱动为特征的再生模式，为理解组织碎片如何实现整体重建提供了关键参照。该模型不仅为跨物种再生机制比较提供了理想窗口，也为再生医学领域的关键策略——如干细胞激活、衰老干预及肿瘤抑制——带来了新的思路。

进一步开展对Botrylloides的研究，将有望搭建连接无脊椎动物与脊椎动物再生研究的桥梁，显著推动跨门类比较生物学的发展，并为最终解锁高等动物的再生潜能提供理论基础与技术路径。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41536-025-00423-0