细胞的“调整机制”构建优雅的眼睛

多细胞生物中的不同细胞如何获得其身份仍然是一个基本的发展宗旨。例如，在眼睛中，透镜包含两个细胞类型 - 透镜上皮细胞和透镜纤维细胞 - 首先将其区分成第二作为动物的成熟。科学家们长期以来已知成纤维细胞生长因子或FGF加速了这一过程。现在，冲绳科技科学与技术研究生大学（OIST）的科学家发现，不同的分子信号用作制动踏板，防止细胞区分它们的差异。

该团队使用斑马鱼进行了实验，斑马鱼的眼睛结构在包括人类在内的脊椎动物中都是基本保守的。他们的研究结果于2018年10月15日发表于《纽约时报》发展，授予新的洞察细胞分化复杂过程。

OIST发育神经生物学单元的首席研究员Ichiro Masai教授说:“科学家们很想知道这样一个优雅的结构是如何由一个基因程序构建的。”

除了揭开晶状体发育的神秘面纱外，这项研究也许有一天会有助于揭示继发性白内障(人类白内障手术最常见的并发症)背后的病理。

这是对已知监管机构的补充

球形透镜主要由镜片纤维组成细胞排列在一个紧密的核心中。晶状体上皮细胞覆盖晶状体前半部分的最外表面，面朝体外。随着晶状体上皮细胞的增殖，它们向后迁移，分化为晶状体纤维细胞，并与现有的晶状体纤维核心融合。

在这种迁移期间，当上皮细胞交叉被称为“赤道”的不同边界时，从一个细胞类型到另一个细胞类型发生开关。分子提示推动细胞，一旦越过这条线，就会将细胞分化为透镜纤维细胞。一个至关重要的暗示是FGF。虽然FGF提升了镜头纤维差异化，但Masai想知道是否有一个压制它的互补系统。

“从上皮进入纤维细胞的切换很精确地在赤道上发生 - 我认为必须有一些调谐机制来确保特定于赤道的发作，”马塞说。“也许，一旦上皮细胞穿过赤道，就会释放这种抑制机制并允许区分。”

OIST发育神经生物学单位的研究人员维护着一个活的突变斑马鱼图书馆，用于类似的研究。在数百个突变体中，他们选择了一个独特的晶状体发育异常的。晶状体上皮细胞通常排列成一个连续的单层，但在突变体中，细胞堆积成一团。这是因为一种突变的基因使晶状体上皮细胞在不受FGF照射的情况下分化，而且不需要穿越赤道。

该基因通常编码称为“真空蛋白质分选相关蛋白45”或VPS45的蛋白质​​。VPS45有助于通过细胞穿梭入口材料，将它们引导至专门的细胞器进行降解或返回细胞膜进行再循环。最近的研究表明，这种贩运系统调节了细胞内的信号通路，反过来调节发育过程。

然而，当该基因发生突变时，正常的晶状体发育就会中断。维持晶状体上皮细胞的特定信号被抑制，而促进纤维细胞分化的信号被增强。

在基础生物学及白内障手术中的应用

Masai的研究是第一个描述与FGF无关的镜片纤维分化机制。他和他的同事现在旨在更好地了解VPS45如何调节显影镜头中的蜂窝信号，以及这些信号如何共同努力，以支持健康的发展。他们的研究最终可能导致过程变黑时的医疗干预措施。

例如，在新的研究中，科学家发现称为TGF-β的信号通路在突变斑马鱼中增强，并引起了异常的镜片开发。TGF-ß信令也已被证明是有助于二次白内障，但科学家们还没有理解为什么。

在白内障手术中，患者浑浊的晶状体被替换为人工晶状体。手术恢复了患者的视力，但也能促进晶状体的先天性愈合反应上皮细胞。在修复伤口的过程中，这些细胞转化为肌成纤维细胞或晶状体纤维细胞，从而遮蔽了患者全新的晶状体。对驱动因素有了更深的理解镜头发展，科学家可以在他们进入之前绕过次级白内障。

“一旦我们理解这个潜在的机制，”马塞尔说，“我们可以制定治疗以抑制次要白内障的病理过程。”

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