在中国生命科学研究的版图上，有一类特殊的实验动物——蛙。它们不是小鼠，不是果蝇，也不是斑马鱼，却在胚胎发育、神经科学、环境毒理和结构生物学等多个领域扮演着不可替代的角色。自20世纪实验胚胎学时代以来，非洲爪蟾及其近亲热带爪蟾凭借大而透明的胚胎、体外发育、易于显微操作等独特优势，成为中国发育生物学研究的“主力军”之一。

据不完全统计，目前国内至少有二十余个实验室以爪蟾为模式生物开展研究。这些实验室分布于中国科学院、清华大学、北京大学、浙江大学、南方科技大学等顶尖研究机构，研究方向涵盖早期胚胎发育、神经环路构建、基因组三维结构、人类疾病模型、环境污染物毒性评估等多个前沿领域。

本文将系统梳理国内主要蛙类模式生物研究团队及其代表性工作，展现这一领域从经典遗传学到基因组学、从基础机制到转化应用的多元版图。

一、发育生物学：从经典胚胎学到基因调控网络

1.1 清华大学吴畏实验室——头尾轴建成的分子密码

吴畏教授是国内较早以非洲爪蟾为模式研究脊椎动物早期发育的学者之一。其团队聚焦胚胎头尾轴形体建成的分子机制，以及Wnt信号通路的调控网络。Wnt信号通路在胚胎背腹轴建立、细胞命运决定中发挥核心作用，吴畏团队利用爪蟾胚胎的大尺寸和易操作性，通过显微注射mRNA或反义寡核苷酸，实时追踪信号分子在活体胚胎中的作用效果。这一研究方向是发育生物学最基础的问题之一——一个椭球形的胚胎如何建立起前后、背腹、左右的空间坐标系。

1.2 中国科学院昆明动物研究所毛炳宇实验室——神经管形成的调控网络

毛炳宇团队专注于胚胎早期神经系统特化的分子机制，尤其是背腹轴形成和神经管发育的调控网络。该团队采用经典的反义吗啉寡核苷酸（Morpholino）敲低技术与原位杂交技术，系统解析神经嵴细胞迁移与分化的调控网络。神经嵴是脊椎动物特有的胚胎结构，被称为“第四胚层”，其分化异常与先天性心脏病、面部畸形等密切相关。爪蟾胚胎的透明性使研究者能够直观追踪神经嵴细胞的迁移路径。

1.3 浙江大学郭国骥实验室——单细胞图谱与变态发育的分子钟

2022年，浙江大学郭国骥团队在《Nature Communications》发表非洲爪蟾单细胞图谱，该研究利用其自主研发的Microwell-seq高通量单细胞测序平台，绘制了涵盖成年非洲爪蟾17个组织/器官和4个变态发育时期的单细胞转录组图谱，获得超过50万个单细胞数据。

该研究的关键发现包括：

• 内皮细胞的进化保守性：在斑马鱼、非洲爪蟾、小鼠和人的跨物种比较中，内皮细胞展现出最高的进化保守性，为理解脊椎动物心血管系统的演化提供了单细胞层面的证据。
• 红细胞转换的“中间态”：在变态高峰期（NF59时期），研究团队发现了一个同时表达幼年血红蛋白（hbd）和成年血红蛋白（hba1）的红细胞亚群。这一发现揭示了幼年红细胞向成年红细胞的转化存在一个渐进的过渡态，而非“旧细胞清除、新细胞生成”的二元切换。
• 抗原呈递的全器官参与：变态发育过程中，三个胚层来源的组织均表现出抗原呈递相关基因的上调，提示免疫系统在器官重塑中扮演着此前未被充分认识的协调角色。

1.4 吕雪梅实验室——表观遗传与物种形成的“杂交探针”

中国科学院昆明动物研究所吕雪梅团队利用非洲爪蟾与热带爪蟾的种间杂交模型，研究表观遗传修饰在生殖隔离中的作用。爪蟾属的两个物种既亲缘相近（可杂交），又存在显著差异（非洲爪蟾为异源四倍体），为研究生殖隔离提供了理想模型。

该团队2023年发表于《Science Advances》的研究揭示：母源H3K4me3修饰通过调控P53信号通路，影响杂交胚胎的发育能力。这一发现首次从表观遗传层面解释了为何以热带爪蟾为母本的杂交胚胎无法存活，而以非洲爪蟾为母本的杂交胚胎则可正常发育。这项工作将爪蟾研究从“发育机制”推向“物种形成”这一进化生物学核心问题。

二、基因组学与遗传操作：二倍体优势的充分释放

2.1 陈永龙实验室——三维基因组的“顶层设计”

中国科学院广州生物医药与健康研究院陈永龙团队是国内较早系统利用热带爪蟾开展基因组学研究的团队之一。2015年，该团队在《FASEB Journal》发表研究，首次在热带爪蟾中建立了CRISPR/Cas9介导的高效基因定点敲入方法，成功在ets1、ets2、tyr三个基因位点敲入外源片段，并获得可遗传的敲入品系。这一突破使热带爪蟾从“基因敲除”进入“精确敲入”时代，为建立人类遗传疾病模型铺平了道路。

2025年，该团队进一步聚焦基因组三维结构的动态调控，结合三代测序和Hi-C技术重新组装了热带爪蟾的基因组，系统揭示了染色质拓扑结构域在胚胎发育中的动态建立过程。关键发现包括：

• 转录非必须：研究发现转录活动并非TAD形成的必要条件，挑战了此前认为“转录驱动染色质折叠”的简单模型。
• SNF2H的关键作用：染色质重塑复合体ISWI中的SNF2H ATPase对CTCF结合和TAD结构至关重要。
• 精子的特殊状态：爪蟾精子中缺乏TAD结构，这一现象为理解配子形成过程中染色质的“清零与重建”提供了新视角。

2.2 曹萤实验室——遗传突变体库的建立

南京大学模式动物研究所曹萤团队以热带爪蟾为模型，致力于建立遗传突变体库，研究基因剂量效应对胚胎发育（如原肠运动、器官形成）的影响。热带爪蟾的二倍体特性使每个基因通常只有一个拷贝，基因敲除后表型直接、明确，是进行功能基因组学筛选的理想平台。

三、神经科学：从突触发育到离子通道药物筛选

3.1 沈万华实验室——透明胚胎中的突触“实况直播”

杭州师范大学沈万华团队利用爪蟾胚胎的透明特性，研究突触发育的动态过程及神经环路形成的分子机制。在活体爪蟾胚胎中，研究者可在不处死动物的情况下，通过荧光标记实时追踪神经元的轴突生长、树突分支和突触形成。

该团队还与浙江大学郭国骥团队合作，参与了非洲爪蟾单细胞图谱及变态发育调控机制的研究工作。

3.2 中国科学技术大学胡兵实验室——离子通道的药物筛选平台

胡兵团队利用爪蟾卵母细胞研究离子通道（如TRP通道）的生理功能与药理学特性。爪蟾卵母细胞因其体积大（约1mm）、可高效表达外源蛋白、便于进行双电极电压钳记录，成为离子通道研究的“黄金标准”表达系统。该团队通过电生理记录筛选天然毒素或合成化合物对通道活性的调控作用，为疼痛和神经退行性疾病药物开发提供依据。

3.3 浙江师范大学高娟梅实验室——视觉体验与神经发育

2023年，浙江师范大学生命与环境科学学院高娟梅博士团队在《International Journal of Molecular Sciences》发表研究，揭示了β-连环蛋白与SOX2在非洲爪蟾视顶盖发育中的关键作用。研究聚焦于视觉体验依赖的细胞稳态调控机制——一个连接环境刺激与神经发育的核心问题。

四、结构生物学：卵母细胞表达系统的独特价值

4.1 西湖大学施一公实验室——膜蛋白的表达工厂

施一公实验室虽以结构生物学闻名，但爪蟾卵母细胞在其研究中扮演着关键角色。该团队利用爪蟾卵母细胞表达系统解析膜蛋白（如离子通道、受体）的三维结构及功能特性。许多膜蛋白在原核或哺乳细胞中难以表达或折叠异常，而爪蟾卵母细胞凭借其高效的蛋白合成能力和接近生理的翻译后修饰环境，成为结构生物学家的“秘密武器”。