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研究表明，涡虫具有极强的再生能力。当涡虫受到伤害时，可以通过一系列复杂的过程重建或再生失去的组织。涡虫再生过程迅速，受到损伤后能在1-2周内重新长出损伤的表皮、肌肉、消化系统、生殖系统及整个大“脑”等。此外，涡虫在未受损伤的情况下，能一直保持自己的身体健康而不会衰老或死亡。涡虫头部再生（PHR）包括表皮、肌肉、神经、“脑”和眼点等重建，与细胞分化密切相关。为从基因转录组和蛋白质组水平研究PHR中细胞分化与组织器官重建的机理，本研究建立PHR模型，用基因表达谱芯片定性、定量涡虫头部再生10个时间点（0、2、6、12、24、30、36、72、120和168h）的基因种类和表达丰度，根据基因表达丰度计算ratio值；用荧光差异双向电泳（DIGE）结合质谱检测（MS）定性、定量PHR中蛋白种类和表达丰度，根据蛋白表达丰度计算ratio值。用KEGG PATHWAY等网站资料和IPA等软件解析基因/蛋白互作关系，用系统生物学方法解析基因/蛋白表达变化预示的细胞分化活动。结果表明，8450个基因的ratio值大于对照3倍，称为上调基因；1881个基因的ratio值小于对照1/3倍，称为下调基因；637个基因在有的时间点上调/有的时间点下调，称为上/下调基因，共计10968个基因。976种蛋白的ratio值大于对照两倍，称为上调蛋白；207种蛋白的ratio值小于对照两倍，称为下调蛋白；118种蛋白在有的时间点上调/有的时间点下调，称为上/下调蛋白，共计1301种蛋白。查GO注释表明，这些基因/蛋白涉及信号传导、细胞分化等33个生理活动。其中，560个基因参与细胞分化信号通路，2435个基因参与细胞分化；27种蛋白参与细胞分化信号通路，204种蛋白参与细胞分化。最后，网络原理和方法解析基因/蛋白表达变化预示的信号传导活动和生理活动（Ep(t)值）发现，涡虫头部再生中，p70S6K、NF-κB、TGF-β和Wnt/β-catenin等4条信号通路的信号传导活动（Ep(t)值）显著强于对照，它们调节的表皮、肌肉、神经、“脑”神经和视觉细胞分化活动也于相应的时间显著强于对照，表明这些信号通路通过调节细胞分化促进PHR的表皮、肌肉、神经、“脑”和眼点重建。综上所述，本研究用生物高通量技术检测了涡虫头部再生中相关基因/蛋白的表达丰度，用生物信息学和系统生物学方法分析了涡虫头部再生中相关基因/蛋白表达变化预示的生理活动强弱，用网络原理和方法探讨了细胞分化信号通路在涡虫头部再生中对表皮、肌肉、神经、“脑”神经和视觉细胞分化的调节作用，为今后实验验证本研究的结果奠定了基础和理论依据，为进一步研究涡虫头部再生机理提供了重要资料。