根据发表在《Marine Biotechnology》上的一项研究，日本的研究人员已经在珊瑚中建立了可持续的细胞系，八分之七的细胞培养物是从石珊瑚中培育出来的，它们已经连续增殖超过10个月，这项研究的资深作者、冲绳科学技术研究生大学（OIST）海洋基因组学部门负责人Noriyuki Satoh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。这一成功可能证明是对这些至关重要的动物的生物学有更深入了解的关键时刻。”

这些石质珊瑚（Acropora tenuis）生长速度很快，因此在珊瑚礁的结构形成中起着至关重要的作用。

然而，Acroporidae科珊瑚特别容易受到海洋条件变化的影响，当温度升高或海洋酸化时，往往会经历漂白事件。Satoh教授解释说，通过细胞系建立这些珊瑚的基本生物学知识有朝一日有助于保护它们免受气候变化的影响，Satoh教授与高知大学的Kaz Kawamura教授密切合作，Kaz Kawamura教授是开发和维持海洋生物细胞培养的专家。

由于成体珊瑚承载着多种微小的海洋生物，研究小组选择尝试从珊瑚幼虫身上建立细胞系，以减少交叉污染的机会。使用幼虫细胞的另一个好处是，它们比成体细胞更容易分裂，可能使它们更容易培养。

研究人员在实验室使用珊瑚标本来分离卵子和精子，并使卵子受精。一旦珊瑚幼虫发育成熟，他们就将幼虫分离成单个细胞，在皮氏培养皿中培养。

最初，培养尝试以失败告终。小气泡体出现，然后占据了培养皿的大部分，后来发现这些是即将死亡的石珊瑚细胞的碎片。

在第二年，研究小组发现，通过在细胞培养基中添加一种名为纤溶酶的蛋白酶，在培养开始时，它们可以阻止石珊瑚细胞死亡，并使其继续生长。

两到三周后，幼虫细胞发育成8种不同的细胞类型，它们在颜色、形态和基因活性上存在差异。八分之七的珊瑚细胞继续无限期分裂，形成新的珊瑚细胞。

探索珊瑚生存所必需的共生关系

这项研究最令人兴奋的进展之一是一些细胞系在形态和基因活性上与内胚层细胞相似。内胚层是珊瑚卵受精后一天左右形成的细胞内层。

重要的是，是内胚层中的细胞与共生藻类结合，共生藻类进行光合作用并提供营养来维持珊瑚。

此时，珊瑚生物学最迫切的需要是了解珊瑚动物与其光合作用共生体在细胞水平上的相互作用，以及这种关系如何在压力下崩溃，导致珊瑚白化和死亡，在确认培养的这些细胞代表珊瑚内胚层的前提下，对珊瑚/光合生物相互作用进行详细的分子分析是可能的。从这一点来看，对Satoh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。

“藻类在幼虫第一次发育后一周左右被并入珊瑚细胞，”Satoh教授说。“但此前还没有人在单细胞水平上观察到这种内共生现象。”

珊瑚细胞研究的新纪元

科学家们还发现，珊瑚细胞系在液氮冷冻后，再解冻后仍能存活。Satoh教授说：“这对于成功地将珊瑚细胞系提供给全球各地的研究实验室至关重要。这些细胞系对未来的研究意义深远，从研究单个珊瑚细胞如何对污染或更高的温度作出反应到研究珊瑚如何产生形成骨骼的碳酸钙。

“研究还可以进一步了解珊瑚是如何发育的，从而提高我们养殖珊瑚的能力。”

在未来的研究中，研究小组希望建立克隆的细胞系，这意味着培养物中的每一个细胞在基因上都是相同的。

Satoh教授说：“通过观察细胞中哪些基因被打开和关闭，这将使我们更清楚地了解我们正在生长的珊瑚细胞类型，例如肠样细胞或神经样细胞。”

原文检索：Kaz Kawamura, Koki Nishitsuji, Eiichi Shoguchi, Shigeki Fujiwara, Noriyuki Satoh. Establishing Sustainable Cell Lines of a Coral, Acropora tenuis. Marine Biotechnology, 2021; DOI: 10.1007/s10126-021-10031-w