科学家确定基因对肺和大脑的正常发育至关重要

这一发现可能帮助科学家产生新疗法,使用干细胞取代受损组织肺和其他器官。

“与多个纤毛细胞扮演着许多重要的角色,包括移动液体通过呼吸道,大脑和脊髓,”克里斯托弗·r·Kintner索尔克的分子神经生物学实验室教授,他领导了这项研究。“知道指示开发多个纤毛细胞的基因帮助我们理解我们如何诱导干细胞发展成这种类型的细胞,我们可以使用它来修复受损组织。”

研究的结果,这是由美国国立卫生研究院和沙克的创新资助项目,发表在1月8日在线出版的《自然细胞生物学。
Kintner和他的合作者,詹妮弗•斯塔布斯,科学家现在在通路基因组学、圣地亚哥的生物科技公司,连同Eszter Vladar,实验室的博士后研究员杰弗里阿克塞尔罗德,在斯坦福大学医学院,他们发现由最初研究光滑爪蟾胚胎的青蛙(非洲爪蟾蜍光滑的)。

Multiciliate细胞胚胎的外形式,使他们容易研究,青蛙和遗传机制,直接开发多个纤毛细胞可能与人类相似。
人类和其他生物体从单细胞原始祖先那里继承了纤毛,使用这些结构作为一种推进。大多数细胞在体内项目单一,非动纤毛用作微型天线检测化学和物理刺激。但某些专门的组织需要细胞与100年到200年移动纤毛,击败一致通过身体移动液体。

这些细胞帮助推动通过大脑和脊髓的脑脊液,帮助循环和补充液体。在呼吸系统,纤毛粘液,灰尘,病原体和其他异物从肺气管,帮助防止感染。

在先前的研究发表在《自然遗传学》Kintner和斯塔布斯,分离出一种蛋白质FoxJ1,提拔一个动纤毛的形成。仍不清楚的是某些细胞如何激活FoxJ1,导致数百人的能动的纤毛细胞的形成。

在新的研究中,就和他的同事发现了一种基因,产生第二个蛋白质,它们被称为“multicilin”告诉开发多个纤毛细胞。当细胞暴露于multicilin时,他们的基因开发多个纤毛被激活的机制。在胚胎发育过程中,蛋白质指示某些干细胞,将行肺部,肾脏和皮肤发展成multiciliate细胞。当研究者抑制multicilin的行动,青蛙的皮肤和肾脏未能形成multiciliate细胞。科学家们还发现,multicilin既充分必要指导发展的多个纤毛细胞小鼠的航空公司。

“这意味着multicilin引导这些细胞的发展在许多不同的器官,“就说。“multiciliate细胞如何发展一直是个谜,但这填充一个大拼图的。”

就指出,患者呼吸道疾病如慢性哮喘、肺气肿和囊性纤维化经常患有肺部感染,这可能造成损坏移动保护粘液纤毛细胞的航空公司。在未来,干细胞疗法可能会损害细胞替换为新的纤毛细胞,但首先,科学家需要知道如何引导干细胞沿着通往multiciliate细胞的一种途径。

“我们的发现表明multicilin可以区分干细胞中心更换电池,“就说。“这是一个必要的一步发展中这种疗法。”