科学家发现了对肺和大脑正常发育至关重要的基因

Salk生物学研究研究所的科学家鉴定了一种讲述细胞发展多个纤毛的基因，微小的毛发状结构，使流体通过肺和大脑移动流体。该发现可以帮助科学家产生新的疗法，这些疗法使用干细胞替代肺等器官中受损的组织。

有多纤毛的细胞起着许多重要的作用，包括在细胞内流动液体呼吸道索尔克分子神经生物学实验室(Molecular Neurobiology Laboratory)教授克里斯托弗·r·金特纳(Christopher R. Kintner)说，他领导了这项研究。“了解指导细胞发育多纤毛的基因有助于我们理解如何诱导干细胞发育成这种类型的细胞，然后我们可以用这种细胞来修复受损的组织。”

该研究结果得到了美国国立卫生研究院和索尔克创新基金项目的支持，发表在1月8日的《科学》杂志网络版上自然细胞生物学。

金特纳和他的合作者詹妮弗·斯塔布斯(Jennifer Stubbs)是圣地亚哥路径基因组公司(Pathway Genomics)的科学家生物科技公司他和斯坦福大学医学院(Stanford University School of Medicine)杰弗里·阿克塞尔罗德(Jeffery Axelrod)实验室的博士后研究员埃斯特·弗拉达尔(Eszter Vladar)最初研究了非洲爪蛙(Xenopus laevis)的胚胎，得出了这一发现。

多硅细胞在胚胎外侧形成，使它们易于研究，以及指导青蛙细胞发展多种纤毛的遗传机制可能与人类的遗传机制相似。

人类和其他生物从我们的单细胞原始祖先继承了纤毛，这些祖先使用这些击打结构作为一种推进形式。我们身体中大多数细胞都会投射单个非移动纤毛，用作用于检测化学和物理刺激的微小天线。但某些专业组织需要具有100至200移动纤毛的细胞，以音乐会击败液体通过身体移动流体。

这些细胞帮助推动脑脊液通过大脑和脊髓，帮助循环和补充这些液体。在呼吸系统中，纤毛将黏液从肺部推入气管，帮助预防感染。黏液包含灰尘、病原体和其他异物。

在之前发表在《自然遗传学》杂志上的一项研究中，金特纳和斯塔布斯发现了一种促进单个移动形成的蛋白质FoxJ1饺子。仍然不清楚的是某些细胞如何以导致每个细胞数百个动机纤毛的方式激活FoxJ1。

在他们的新研究中，Kintner和他的合作者发现了一种能够产生第二种蛋白质的基因，他们称之为“多蛋白”，这种蛋白质会告诉细胞发展多纤毛。当细胞接触到多酚时，它们的遗传机制为了发展，多纤毛被激活。在一个发育中的胚胎中，这种蛋白质会指示某些将排列在肺、肾和皮肤上的干细胞发育成多毛细胞。

当研究人员抑制多肽的作用时，青蛙的皮肤和肾脏未能形成多米细胞。科学家们还发现，多型蛋白都是必要的，并且足以指导在小鼠气道排行的细胞中发育多种纤毛。

金特纳说:“这意味着多蛋白引导着许多不同器官中这些细胞的发育。”“多纤毛虫细胞是如何发育的一直是个谜，但这一发现填补了谜团的一大部分。”

金特纳指出，患有慢性哮喘、肺气肿和囊性纤维化等呼吸系统疾病的患者通常会遭受肺部感染，这可能是纤毛细胞受损的结果，纤毛细胞将保护性粘液排出气道。在未来，干细胞疗法可能会用新的纤毛细胞取代那些损伤细胞，但首先科学家需要知道如何引导干细胞沿着一条途径进入多纤毛细胞。

“我们的研究结果表明，多林可能是差异化的核心干细胞进入替代品细胞“Kintner说。”这是制定这种疗法的必要步骤。“

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