兩種不同基因讓斑馬魚聽覺細胞再生 這一發(fā)現(xiàn)如何申請專利？
專利代理 發(fā)布時間：2025-07-15 22:25:08 瀏覽: 次
人類可以定期更換某些細胞，比如血液和腸道中的細胞，但我們無法自然地再生身體的其他大部分部位。例如，當內耳中的微小感覺毛細胞受損時，結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物可以輕松地再生感覺毛細胞。
現(xiàn)在，圣托爾斯醫(yī)學研究所的科學家們已經(jīng)確定了兩種不同基因如何指導斑馬魚感覺細胞的再生。這一發(fā)現(xiàn)提高了我們對斑馬魚再生機制的理解，并可能指導未來關于哺乳動物（包括人類）聽力損失和再生醫(yī)學的研究。
皮奧特羅夫斯基實驗室的一項新研究發(fā)表于 《自然通訊》，旨在了解細胞分裂是如何被調控的，以促進毛細胞的再生并維持干細胞的穩(wěn)定供應。該研究由前斯托爾斯研究員馬克·盧什博士領導，團隊發(fā)現(xiàn)兩種不同的細胞分裂調控基因分別控制斑馬魚兩種關鍵類型的感覺支持細胞的生長。這一發(fā)現(xiàn)可能有助于科學家研究未來是否可以在人類細胞中引發(fā)類似的進程。
在正常組織的維護和再生過程中，細胞需要增殖以取代死亡或脫落的細胞——然而，這只有在有可以分裂以取代它們的現(xiàn)有細胞時才能實現(xiàn)，為了理解增殖是如何被調控的，我們需要了解干細胞及其后代如何知道何時分裂以及在什么階段分化。
斑馬魚是研究再生的一個絕佳系統(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。每個神經(jīng)須就像一個蒜頭，從頂部長出“毛細胞”。各種支持細胞包圍著神經(jīng)須，以產生新的毛細胞。這些感覺細胞幫助斑馬魚感知水的流動，與人類內耳中的感覺細胞非常相似。
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，科學家們可以可視化、進行基因測序和修改每個毛細胞前體的神經(jīng)毛細胞。這使他們能夠研究干細胞更新、毛細胞前體增殖以及毛細胞再生的機制。
“我們可以操控基因，并測試哪些基因對于再生重要，”皮奧特羅夫斯基說。“通過了解這些細胞在斑馬魚中如何再生，我們希望確定哺乳動物為什么不發(fā)生類似的再生，并且是否可能在未來促進這一過程。”
兩種關鍵的支撐細胞群體對耳石器中的再生有貢獻：耳石器邊緣的活躍干細胞和耳石器中心附近的祖細胞。這些細胞進行對稱分裂，這使得耳石器能夠在不斷產生新毛細胞的同時不耗盡其干細胞。研究團隊使用測序技術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群體中。
研究人員隨后對干祖細胞群體中的每個基因進行了基因改造。他們發(fā)現(xiàn)，不同的cyclinD基因分別獨立地調控兩種細胞的細胞分裂。
“當我們使其中一個基因失去功能時，只有一個人群停止了分裂，”Piotrowski 說。“這一發(fā)現(xiàn)表明器官內的不同細胞群可以分別控制，這可能有助于科學家了解其他組織（如腸道或血液）中的細胞生長。”
缺乏其細胞類型特異性cyclinD基因的祖細胞不會增殖；然而，它們確實形成了毛細胞，將細胞分裂與分化分開。值得注意的是，當將干細胞特異性的cyclinD基因工程化地在祖細胞中表達時，祖細胞的分裂得以恢復。
研究斑馬魚側線感官系統(tǒng)，揭示了一種維持神經(jīng)母細胞并促進毛細胞再生的機制。它可能幫助我們調查是否在哺乳動物中存在或可以激活類似的進程。
由于細胞周期蛋白D基因還調節(jié)許多人體細胞的增殖，比如腸道和血液中的細胞，因此該團隊的發(fā)現(xiàn)可能具有超越毛細胞再生的意義。
“斑馬魚耳細胞再生的見解最終可能會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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