研究背景:动物的再生具有复杂的调控机制,需要细胞增殖、分化以及组织的重塑等过程的精细整合。涡虫强大的再生能力源于其体内丰富的成体干细胞(neoblasts),因此也被誉为干细胞的“活体培养皿”,是干细胞与再生医学研究的理想模型。磷脂酰肌醇(-3)激酶(PI3K)是联系胞外信号与细胞应答效应的桥梁分子,在细胞的增殖、凋亡、分化以及迁移等过程中发挥着重要作用。PI3K属于原癌基因,其异常表达与肿瘤发生密切相关,因此也被用作肿瘤治疗的靶点。但PI3K基因在涡虫再生及组织维持方面的研究还未见报道。方法及结果:本实验通过比对地中海涡虫(Schmidtea medteranea)、曼氏裂体吸虫(Schistosoma mansoni)、秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)等物种的氨基酸序列,根据保守区设计引物,通过PCR扩增获得东亚三角涡虫(Dugesia japonica)PI3K基因777 bp的核心序列,并将其命名为Djpi3k。将东亚三角涡虫于咽前切断,分别收集切断后 0 hpa、2 hpa、4 hpa、8 hpa、12 hpa、1 dpa、3 dpa、5 dpa 及 7 dpa的再生涡虫头、尾样本,利用实时定量PCR与整体原位杂交技术分析Djpi3k基因表达水平和分布变化。实时定量PCR结果显示,切断涡虫后,Djpi3k在mRNA水平的表达持续升高,直至切断后Id达到峰值,在再生完全的7d恢复至初始水平。整体原位杂交结果表明,在涡虫再生过程中Djpi3k集中分布在涡虫再生芽基部位,其转录水平变化趋势与实时定量PCR结果一致。为了探索Djpi3k在涡虫再生中的作用,本实验利用PI3K特异性抑制剂LY294002抑制其活性。通过对正常再生组与抑制剂组涡虫样本进行H3P染色及TUNEL检测,说明Djpi3k基因在涡虫的细胞增殖、细胞凋亡中起到了重要作用。此外,研究发现LY294002处理会导致涡虫运动障碍,通过使用纤毛特异性抗体进行免疫荧光染色,证实抑制Djpi3k活性可影响涡虫纤毛组织维持,进而影响其运动。结论:本研究证实Djpi3k在涡虫早期再生及组织的维持中起到了十分重要的调控作用,抑制Djpi3k活性降低了细胞增殖和细胞凋亡的水平,进而影响涡虫组织再生。本研究结果为深入研究PI3K基因在组织再生中的作用打下了基础。