珊瑚生物学研究的新纪元：科学家们培养出第一个稳定的珊瑚细胞系

据外媒报道，研究人员已经成功地在培养皿中培养出珊瑚（Acropora tenuis）的细胞。这些细胞系是通过从珊瑚幼虫中分离出细胞，然后发展成八种不同的细胞类型而形成的。八种细胞类型中的七种是稳定的，可以无限期地生长，甚至在冷冻后仍可保持活力。

一些细胞类型代表了类似内胚层的细胞，因此可以阐明珊瑚如何与光合作用的藻类互动，以及白化是如何发生的。这些细胞系可用于珊瑚细胞研究的许多方面，包括珊瑚发育、珊瑚养殖以及气候变化和污染的影响。

根据4月25日发表在《海洋生物技术》上的一项研究，日本的研究人员已经在一种珊瑚中建立了可持续的细胞系。科学家们报告说，从Acropora tenuis中培养的8个细胞培养物中的7个已经持续增殖了10个月以上。

该研究的资深作者、冲绳科技大学研究生院海洋基因组学组长佐藤教授说：“为海洋生物，特别是珊瑚，建立稳定的细胞系在过去被证明是非常困难的。”这一成功可能被证明是深入了解这些极其重要的动物的生物学的一个关键时刻。

Acropora tenuis属于Acroporidae家族，是热带和亚热带珊瑚礁内最常见的珊瑚类型。这些石珊瑚是快速生长的，因此在珊瑚礁的结构形成中发挥着关键作用。然而，Acroporidae珊瑚特别容易受到海洋条件变化的影响，当温度飙升或海洋酸化时，经常发生白化事件。佐藤教授解释说，通过细胞系建立有关这些珊瑚的基本生物学知识，有朝一日可以帮助保护它们免受气候变化的影响。

创建培养物

在这项研究中，佐藤教授与高知大学的Kaz Kawamura教授密切合作，后者是开发和维护海洋生物细胞培养的专家。

由于成年珊瑚寄生着各种各样的微观海洋生物，该小组选择尝试用珊瑚幼虫创建细胞系，以减少交叉污染的机会。使用幼虫细胞的另一个好处是，它们比成年细胞更容易分裂，有可能使它们更容易培养。

研究人员在实验室中使用珊瑚标本来分离卵子和精子，并使卵子受精。一旦珊瑚幼虫发育，他们将幼虫分离成单个细胞，并在培养皿中培养。

最初，培养尝试以失败告终。Kawamura教授说：“出现了小气泡体，然后占据了培养皿的大部分。我们后来发现，这些是垂死的石珊瑚细胞的碎片。”在第二年，该小组发现，通过在细胞培养液中加入一种叫做浆蛋白的蛋白酶，就在培养的开始，他们可以阻止石珊瑚细胞死亡并保持它们的生长。

两到三周后，幼虫细胞发展成八种不同的细胞类型，它们在颜色、形态和基因活动方面都有所不同。八种中的七种继续无限期地分裂，形成新的珊瑚细胞。

探索对珊瑚生存不可或缺的共生关系

这项研究最令人兴奋的进展之一是，一些细胞系在形式和基因活动方面与内胚层细胞相似。内胚层是珊瑚卵受精后约一天形成的内层细胞。重要的是，正是内胚层的细胞纳入了共生藻类，它们进行光合作用并提供养分以维持珊瑚。

澳大利亚詹姆斯·库克大学的著名珊瑚生物学家David Miller,教授说：“在这个时候，珊瑚生物学最迫切的需要是了解珊瑚动物与其光合共生体在细胞水平上的相互作用，以及这种关系在压力下如何崩溃，导致珊瑚白化和死亡”，他没有参与这项研究。

他继续说："如果确认这些培养的细胞代表珊瑚内胚层，那么就有可能对珊瑚/光合生物的相互作用进行详细的分子分析--由此，在理解和预防珊瑚白化方面可望取得真正的进展。"

对于佐藤教授来说，他感兴趣的是光合藻类细胞，它们几乎和幼虫细胞一样大，最初是如何进入珊瑚的。佐藤教授说："藻类是在幼虫首次发育后一周左右融入珊瑚细胞的，"。"但之前还没有人在单细胞水平上观察到这种内共生事件"。

珊瑚细胞研究的一个新时代

科学家们还发现，珊瑚细胞系在用液氮冷冻，然后解冻后仍然是可行的。佐藤教授说：“这对于能够成功地向全球的研究实验室提供珊瑚细胞系至关重要。”使用这些细胞系对未来研究的影响是深远的，从研究单个珊瑚细胞如何对污染或更高温度做出反应，到研究珊瑚如何产生构建其骨架的碳酸钙。

研究还可以进一步了解珊瑚如何发展，这可以提高我们养殖珊瑚的能力。在未来的研究中，该团队希望建立具有克隆性的细胞系，这意味着培养物中的每个细胞在基因上都是相同的。

佐藤教授说：“这将使我们更清楚地了解我们到底在培养哪种珊瑚细胞类型，例如肠道类细胞或神经类细胞，通过观察细胞中哪些基因被开启和关闭。”