主要观点总结
本文研究了蝾螈肢体再生过程中的位置记忆机制，通过荧光报告基因、谱系追踪以及遗传或药理学干扰等方法，揭示了Hand2-Shh正反馈回路在维持后部身份中的关键作用，并展示了位置记忆在再生过程中的可塑性。研究提出了通过肢体再生来传播位置记忆的模型，为再生医学提供了新的视角。
关键观点总结
关键观点1: 蝾螈的肢体再生是一个理想模型系统，用于研究位置信息及其在再生中的作用。
蝾螈的肢体再生过程中，位置信息被功能性地编码在结缔组织细胞中，这些细胞沿着肢体的不同轴显示出差异化的基因表达和染色质修饰。
关键观点2: 前部-后部轴在肢体再生中起关键作用，通过Fgf8和Shh的相互作用诱导肢体的生长。
截肢后，前部芽基细胞分泌的Fgf8与后部芽基细胞分泌的Shh相互作用，通过一个进化上保守的正反馈回路诱导肢体的生长。操纵前部-后部的相互作用可以产生可预测的结果。
关键观点3: E.M. Tanaka团队的研究揭示了Hand2-Shh正反馈回路在维持后部身份中的关键作用，并展示了位置记忆在再生过程中的可塑性。
研究人员使用荧光报告基因、谱系追踪以及遗传或药理学干扰等方法研究了活体蝾螈，发现了Hand2-Shh正反馈回路负责后部身份的维持。通过遗传编辑和手术操作等手段，证明了Hand2基因在肢体再生中的重要作用，以及位置记忆的可塑性。
正文
本文研究人员首先研究了再生过程中后部表达
Shh
细胞的来源
（图
1
）
。
为了探索在发育过程中表达
Shh
的细胞是否在肢体中持续存在，并在损伤后作为表达
Shh
细胞的来源，研究人员利用遗传谱系追踪技术，通过在胚胎期标记
Shh
细胞，并在肢体再生过程中追踪这些细胞的后代，发现在再生的肢体中，大多数新产生的
Shh
阳性细胞并非来源于胚胎期的
Shh
谱系细胞，而是由其他细胞类型转化而来，表明非
Shh
谱系细胞在再生过程中也能表达
Shh
。而通过手术移除胚胎期
Shh
细胞后，再生肢体仍能正常表达
Shh
并完成再生，进一步
证实了
非
Shh
谱系细胞在再生过程中能够表达
Shh
，且胚胎期的
Shh
细胞对于再生过程中
Shh
的表达并非必需。
图
1
蝾螈肢体发育（
a
）和再生（
b
）示意图。前部
（
anterior
）
Fgf
8
和后部
（
posterior
）
Shh
相互作用促进肢体生长。
为了鉴定诱导后部细胞表达
Shh
的基因，研究人员对前部和后部细胞进行了转录
组
比较
分析
。
分析发现，
前部和后部细胞在约
300
个基因上存在差异表达，其中
Hand2
基因在统计上显著地主导了后部细胞的表达特征。
Hand2
编码一个
bHLH
转录因子，在在小鼠、鸡和斑马鱼的肢芽中向后部表达并诱导
Shh
表达。尽管
Hand2
尚未被证实参与后部位置记忆，但其细胞内功能与位置信息的持续性一致。此外，其他在小鼠肢体发育中具有前部
-
后部差异表达的转录因子也在蝾螈肢体中表现出相应的表达模式。
GO
分析显示，差异表达基因富集在
“
细胞外基质
”
和
“
细胞粘附
”
类别中，这些分子可能在前部和后部肢体中产生不同的信号环境。
随后，
研究人员通过实验
发现，
Hand2
在后部细胞中持续表达，并在再生过程中显著上调。通过遗传谱系追踪，证实胚胎期
Hand2
细胞在成年肢体和再生肢体中均有贡献，且能产生
Shh
