導(dǎo)致人體產(chǎn)生左右差別的基因家族被發(fā)現(xiàn)

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個在發(fā)育最初階段發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因家族，在此階段，胚胎已可辨別身體的左右側(cè)，并開始確定器官在體內(nèi)的安放位置。在小鼠身上的此項發(fā)現(xiàn)能使人們更好地理解人類的某些先天缺陷是如何發(fā)生的。此項研究成果發(fā)表在1月24日出版的《自然·細(xì)胞生物學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。
　　此項研究建立在左右對稱破缺的胚胎發(fā)育機(jī)理之上。日本大阪大學(xué)遺傳學(xué)家濱田宏博士及其同事的研究指出，位于胚胎節(jié)點區(qū)域內(nèi)的細(xì)胞表面的纖毛會在胚胎外形成左向流動，反過來讓胚胎知道哪邊是左邊。其原因是纖毛朝向節(jié)點細(xì)胞的背部，且向胚胎尾部傾斜。
　　這個獨(dú)特的位置，與纖毛的順時針運(yùn)動相結(jié)合形成了左向流動，隨之胚胎的左右對稱被打破。據(jù)研究，如果沒有定向流動的建立，生物體就會在身體錯誤的一側(cè)發(fā)育出器官，從而降低其存活幾率。
　　了解了節(jié)點上的纖毛位置與胚胎發(fā)育階段之間的重要關(guān)系后，研究人員決定進(jìn)一步觀察一個稱為“散亂”的基因家族是否可引導(dǎo)纖毛遷移至節(jié)點細(xì)胞的背部。在對“散亂”基因家族的多年研究中，研究人員通過分別關(guān)閉3個“散亂”基因中的一個來開發(fā)小鼠模型，以此研究其各自的功能。最終，研究人員發(fā)現(xiàn)，“散亂”基因可激活平面細(xì)胞極性通路，這個通路有助于決定細(xì)胞和組織內(nèi)的位置信息。
　　論文第一作者、濱田宏實驗室的研究生橋本正和通過一臺與顯微鏡相連的高速攝像機(jī)，對成活小鼠胚胎中的纖毛運(yùn)動進(jìn)行了監(jiān)測，并觀察到了纖毛的位置確實隨著發(fā)育進(jìn)程而改變。在左右對稱破缺發(fā)生前的最早發(fā)育階段，纖毛位于節(jié)點細(xì)胞的中央，隨著發(fā)育的進(jìn)展，纖毛逐漸轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的背部。
　　研究人員對正常小鼠胚胎中的纖毛和帶有“散亂”基因突變胚胎中的纖毛進(jìn)行了比較。他們發(fā)現(xiàn)，帶有基因突變胚胎中的纖毛位于節(jié)點細(xì)胞的非正常位置，從而無法形成左向流動。
　　研究人員表示，此一發(fā)現(xiàn)提供了人類發(fā)育的最基本層次的信息，即人類究竟是如何產(chǎn)生左右差別的，最終這種差異又如何導(dǎo)致了心臟生長在左邊，而肝臟生長在右邊。對胚胎發(fā)育進(jìn)程的清晰了解將有助于更好地理解人類先天缺陷的成因，并找到設(shè)法糾正這些缺陷的方法。