苹果螺能够完全再生其眼睛，且它们的基因与眼部结构与人类高度相似。科学家绘制了再生过程图谱，并利用CRISPR技术鉴定出包括pax6在内的对眼睛发育至关重要的基因，这为未来人类视力恢复带来了希望。
在8月6日发表于《自然-通讯》的新研究中，阿库尔西团队证实福寿螺与人类眼睛具有诸多解剖学和遗传学特征的相似性。
"福寿螺是种非凡的生物，"阿库尔西表示，"它们为研究复杂感觉器官再生提供了独特机会。在此之前，我们一直缺乏研究完整眼球再生的模型系统。"
该团队还开发了福寿螺基因组编辑技术，这将有助于探索眼球再生背后的遗传与分子机制。
非典型蜗牛研究模型
黄金福寿螺（Pomacea canaliculata）原产于南美洲淡水流域。虽然已在全球多地成为入侵物种，但阿库尔西指出，正是这些使福寿螺具有强入侵性的特性，使其成为理想的实验室研究对象。
"福寿螺适应力强，世代周期短，且繁殖能力旺盛，"她解释道。
除实验室易培育外，福寿螺还拥有与人类相同的"相机式"眼睛结构。
蜗牛的再生能力早在1766年就有记载——研究者发现被断头的花园蜗牛能再生整个头部。但阿库尔西是首位将该特性应用于再生医学研究的学者。
"当我查阅文献时不禁疑惑：为何没人用蜗牛研究再生？"阿库尔西回忆道，"或许是因为此前未找到最合适的研究对象。许多蜗牛实验室培育困难或生长缓慢，且经历变态发育阶段增加了研究难度。"
类相机眼球结构
动物界存在多种眼型，但相机式眼睛以高分辨率成像著称。其结构包含保护性角膜、聚光晶状体及含数百万感光细胞的视网膜。该结构见于所有脊椎动物、部分蜘蛛、头足类及某些蜗牛。
通过解剖学、显微成像与基因组分析相结合，研究团队证实福寿螺眼睛在解剖结构和基因表达上与人类眼睛高度相似。
"我们通过大量工作证明，参与人类眼睛发育的众多基因同样存在于福寿螺体内，"阿库尔西表示，"再生后的新眼在形态学和基因表达谱上与原生眼睛几乎完全一致。"
眼球再生全流程
截肢后蜗牛如何再生眼睛？研究显示该过程约需一个月，分为多个阶段：首先伤口在24小时内愈合防止感染；随后未分化细胞在患处迁移增殖；约10天后这些细胞特化形成晶状体、视网膜等结构；截肢15天后视神经等所有结构均已形成，但完全成熟仍需数周。
"虽无直接证据表明再生眼具有成像功能，但其解剖结构完全具备成像条件，"阿库尔西指出，"开发行为学检测验证再生眼与原眼具有同等视觉信息处理能力，是我们正在推进的工作。"
团队还分析了再生过程的基因活性变化：截肢初期约9,000个基因表达水平异于正常眼；28天后仍有1,175个基因表达异常，说明眼球虽形态完整但可能尚未完全成熟。
再生基因图谱
为探究基因调控机制，阿库尔西开发了基于CRISPR-Cas9的蜗牛基因组编辑技术。
"通过靶向突变特定基因观察表型变化，可解析基因组各区域功能，"她解释道。
首轮实验中，团队敲除了蜗牛胚胎的pax6基因——该基因已知调控人类、小鼠及果蝇的脑眼发育。与人类类似，福寿螺的pax6基因也呈双拷贝。研究发现当两个拷贝均失活时，蜗牛无法发育出眼睛，证实pax6在福寿螺眼发育中同样关键。
下一步将验证pax6是否参与再生过程，需在成体蜗牛中敲除该基因后检测再生能力。团队还筛查了其他眼相关基因，包括编码晶状体/视网膜的基因及调控pax6的基因。
"若发现脊椎动物也具备这套再生基因网络，理论上可通过激活它们实现人类眼球再生，"阿库尔西展望道。
研究合作者包括加州大学戴维斯分校的阿丝米塔·加塔姆拉朱，以及斯托瓦斯医学研究所的布伦达·帕尔多、埃里克·罗斯等学者。阿库尔西于2024年加入加州大学戴维斯分校前，主要在斯托瓦斯医学研究所完成本研究。
研究获霍华德休斯医学研究所、发育生物学会、美国解剖学协会及斯托瓦斯医学研究所资助。