參考文獻
題目：col1a2+ fibroblasts/muscle progenitors finetune xanthophore countershading by differentially expressing csf1a/1b in embryonic zebrafish
作者：陳嘉豪、王洪高、吳淑婷等
期刊：Science Advances
01、什么是基因編輯？
基因編輯是指通過基因編輯技術對生物體基因組特定目標進行修飾的過程。高效而精準的實現基因插入、缺失或替換，從而改變其遺傳信息和表現型特征。
CRISPR基因編輯技術誕生于2012年，它被譽為“21世紀以來生命科學領域最受關注的科學突破之一”。2020年，CRISPR基因編輯技術獲得諾貝爾獎的認可，而在2023年12月，美國FDA批準了首款基于CRISPR的基因編輯療法上市，用于治療鐮狀細胞?。⊿CD）。這意味著CRISPR可以真正意義上解決患者面臨的挑戰性問題。
作為分子生物學領域最重大的進展之一。隨著2023年底首次批準基于CRISPR療法用于人類疾病治療，CRISPR基因編輯正在進入一個新時代。
圖：CRISPR基因組編輯的分子原理
CRISPR-Cas核酸酶的可編程性使其能夠產生位點特異性的DNA雙鏈斷裂，從而使其能夠快速適應基因組編輯技術。來自化膿鏈球菌的典型Cas9蛋白（SpCas9）是第一個被用于基因組編輯的Cas核酸酶，由于其固有的高活性和特異性，目前仍然是最廣泛使用的基因編輯器。CRISPR-Cas系統作為簡單有效的可編程基因編輯工具的重新應用，極大地推進了許多基礎和應用研究領域，為開發靶向基因治療和各種生物技術應用奠定了基礎。
02、反影偽裝
物競天擇，適者生存。在危機四伏的大自然中，生物為了適應復雜多變的生存環境從而進化出豐富的體表特征和形態各異的色素圖案。這些看似只是隨機組合的顏色排列模式所代表的生物學功能絕非美觀這么簡單：物種識別、生物偽裝、繁衍生息乃至在極端環境下的耐受等等，色素圖案的功能不勝枚舉。在這其中，反影偽裝是脊椎動物中分布最為廣泛的色素圖案之一。
反影偽裝是一種常見于動物身上的顏色，其典型的特征是動物的背部（背側）是深色的，而下側（腹側）是淺色的，這種明暗處理有助于動物融入周圍環境。在哺乳動物中，反影偽裝的形成主要依賴于ASIP-MCR1信號通路對于黑色素生成的調控。與哺乳動物類似，成年斑馬魚的反影偽裝也同樣依賴于Asip-Mcr1信號通路對于色素細胞的調控。目前ASIP-MCR1通路是唯一已知的調控脊椎動物反影偽裝的信號通路。然而是否存在新的調控通路尚不明確。
發表在Science Advances雜志上的一篇題為“col1a2+ fibroblasts/muscle progenitors finetune xanthophore countershading by differentially expressing csf1a/1b in embryonic zebrafish”的論文通過研究發現了Csf1r影響斑馬魚色素圖案形成過程的新功能，揭示了Csf1-Csf1r信號是調控斑馬魚幼魚黃色素細胞形成反影偽裝的信號通路。
03、斑馬魚反影偽裝發生的分子機制
研究者在白光下觀察發現，之前被普遍認為是散在分布的斑馬魚幼魚黃色素細胞，呈現背側多腹側少的反影偽裝排列方式，利用黃色素細胞的自發熒光觀察后確認了這一現象。
圖：斑馬魚幼魚皮膚黃色素細胞的分布
研究者接下來使用黃色素細胞的標記基因gch2對反影偽裝的形成過程進行了探究，結果顯示，黃色素細胞從胚胎受精后24小時（24 hpf）開始從背側往腹側遷移，至30 hpf黃色素細胞背側多而腹側少的反影偽裝圖案形成。
圖：斑馬魚發育過程中黃色素細胞從背側向腹側遷移
通過進一步研究顯示，Csf1r的天然配體Csf1a和Csf1b具有不同的表達模式，csf1a在整體軀干廣泛表達，而csf1b只局限表達在背側軀干，這兩個因子差異性地影響了黃色素細胞反影偽裝的形成，csf1a突變體的腹側缺失黃色素細胞，而csf1b突變體的背側黃色素細胞數量在減少。
在中樞神經系統異位表達Csf1a和Csf1b后，發現黃色素細胞會往中樞神經系統位置遷移，而這一遷移行為在Csf1r突變體中消失，提示Csf1配體通過Csf1r受體對黃色素細胞起趨化作用。
圖：斑馬魚中異位表達csf1a/csf1b的方法
通過單細胞RNA測序，研究者發現csf1a和csf1b表達富集的細胞群與Col1a2+成纖維細胞和肌肉前體細胞高度重合，且不同的成纖維細胞和肌肉前體細胞亞群差異性地表達csf1a和csf1b。
圖：單細胞測序分析細胞類型
最后，對Col1a2+細胞進行去除后，csf1a和csf1b的表達量降低，進而導致黃色素細胞反影偽裝被破壞。
圖：斑馬魚中去除col1a2+細胞的方法
這一前沿研究證實了斑馬魚軀干不同亞群的Col1a2+成纖維細胞和肌肉前體細胞通過差異性表達csf1a和csf1b，經由Csf1r介導的趨化吸引作用，最終引導斑馬魚幼魚黃色素細胞反影偽裝的形成，具有非常重要的生物學意義，也為研究脊椎動物色素模式的形成機制提供了極具價值的參考。
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