兩種不同基因讓斑馬魚聽覺細(xì)胞再生 這一發(fā)現(xiàn)如何申請(qǐng)專利？
專利代理 發(fā)布時(shí)間：2025-07-15 22:25:08 瀏覽: 次
人類可以定期更換某些細(xì)胞，比如血液和腸道中的細(xì)胞，但我們無法自然地再生身體的其他大部分部位。例如，當(dāng)內(nèi)耳中的微小感覺毛細(xì)胞受損時(shí)，結(jié)果通常是永久性聽力損失、耳聾或平衡問題。相比之下，像魚、青蛙和雛雞這樣的動(dòng)物可以輕松地再生感覺毛細(xì)胞。
現(xiàn)在，圣托爾斯醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家們已經(jīng)確定了兩種不同基因如何指導(dǎo)斑馬魚感覺細(xì)胞的再生。這一發(fā)現(xiàn)提高了我們對(duì)斑馬魚再生機(jī)制的理解，并可能指導(dǎo)未來關(guān)于哺乳動(dòng)物（包括人類）聽力損失和再生醫(yī)學(xué)的研究。
皮奧特羅夫斯基實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)新研究發(fā)表于 《自然通訊》，旨在了解細(xì)胞分裂是如何被調(diào)控的，以促進(jìn)毛細(xì)胞的再生并維持干細(xì)胞的穩(wěn)定供應(yīng)。該研究由前斯托爾斯研究員馬克·盧什博士領(lǐng)導(dǎo)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)兩種不同的細(xì)胞分裂調(diào)控基因分別控制斑馬魚兩種關(guān)鍵類型的感覺支持細(xì)胞的生長(zhǎng)。這一發(fā)現(xiàn)可能有助于科學(xué)家研究未來是否可以在人類細(xì)胞中引發(fā)類似的進(jìn)程。
在正常組織的維護(hù)和再生過程中，細(xì)胞需要增殖以取代死亡或脫落的細(xì)胞——然而，這只有在有可以分裂以取代它們的現(xiàn)有細(xì)胞時(shí)才能實(shí)現(xiàn)，為了理解增殖是如何被調(diào)控的，我們需要了解干細(xì)胞及其后代如何知道何時(shí)分裂以及在什么階段分化。
斑馬魚是研究再生的一個(gè)絕佳系統(tǒng)。從它們的頭部到尾鰭呈直線排列著一些感覺器官，稱為神經(jīng)須。每個(gè)神經(jīng)須就像一個(gè)蒜頭，從頂部長(zhǎng)出“毛細(xì)胞”。各種支持細(xì)胞包圍著神經(jīng)須，以產(chǎn)生新的毛細(xì)胞。這些感覺細(xì)胞幫助斑馬魚感知水的流動(dòng)，與人類內(nèi)耳中的感覺細(xì)胞非常相似。
由于斑馬魚在發(fā)育過程中是透明的，并且其感官器官系統(tǒng)易于訪問，科學(xué)家們可以可視化、進(jìn)行基因測(cè)序和修改每個(gè)毛細(xì)胞前體的神經(jīng)毛細(xì)胞。這使他們能夠研究干細(xì)胞更新、毛細(xì)胞前體增殖以及毛細(xì)胞再生的機(jī)制。
“我們可以操控基因，并測(cè)試哪些基因?qū)τ谠偕匾?rdquo;皮奧特羅夫斯基說。“通過了解這些細(xì)胞在斑馬魚中如何再生，我們希望確定哺乳動(dòng)物為什么不發(fā)生類似的再生，并且是否可能在未來促進(jìn)這一過程。”
兩種關(guān)鍵的支撐細(xì)胞群體對(duì)耳石器中的再生有貢獻(xiàn)：耳石器邊緣的活躍干細(xì)胞和耳石器中心附近的祖細(xì)胞。這些細(xì)胞進(jìn)行對(duì)稱分裂，這使得耳石器能夠在不斷產(chǎn)生新毛細(xì)胞的同時(shí)不耗盡其干細(xì)胞。研究團(tuán)隊(duì)使用測(cè)序技術(shù)確定了每種類型中哪些基因是活躍的，并發(fā)現(xiàn)兩種不同的cyclinD基因只存在于其中一個(gè)群體中。
研究人員隨后對(duì)干祖細(xì)胞群體中的每個(gè)基因進(jìn)行了基因改造。他們發(fā)現(xiàn)，不同的cyclinD基因分別獨(dú)立地調(diào)控兩種細(xì)胞的細(xì)胞分裂。
“當(dāng)我們使其中一個(gè)基因失去功能時(shí)，只有一個(gè)人群停止了分裂，”Piotrowski 說。“這一發(fā)現(xiàn)表明器官內(nèi)的不同細(xì)胞群可以分別控制，這可能有助于科學(xué)家了解其他組織（如腸道或血液）中的細(xì)胞生長(zhǎng)。”
缺乏其細(xì)胞類型特異性cyclinD基因的祖細(xì)胞不會(huì)增殖；然而，它們確實(shí)形成了毛細(xì)胞，將細(xì)胞分裂與分化分開。值得注意的是，當(dāng)將干細(xì)胞特異性的cyclinD基因工程化地在祖細(xì)胞中表達(dá)時(shí)，祖細(xì)胞的分裂得以恢復(fù)。
研究斑馬魚側(cè)線感官系統(tǒng)，揭示了一種維持神經(jīng)母細(xì)胞并促進(jìn)毛細(xì)胞再生的機(jī)制。它可能幫助我們調(diào)查是否在哺乳動(dòng)物中存在或可以激活類似的進(jìn)程。
由于細(xì)胞周期蛋白D基因還調(diào)節(jié)許多人體細(xì)胞的增殖，比如腸道和血液中的細(xì)胞，因此該團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)可能具有超越毛細(xì)胞再生的意義。
“斑馬魚耳細(xì)胞再生的見解最終可能會(huì)為其他器官和組織的研究提供參考，無論是自然再生的還是不自然再生的，”皮奧特羅夫斯基說。
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