科学家现在认为,从多囊肾疾病到某种形式的视网膜变性的许多遗传障碍,最终可以追溯到纤毛—繁荣,毛发结构,点细胞表面。
 
In 一篇审查文章 在12月1日出版 生物科学, Massachusetts Medical School大学的蜂窝生物学家乔治B. Witman强调了越来越多的证据,即异常或缺乏纤毛会导致广泛的人类疾病称为“ciliopathies.”
 
“肾脏疾病和失明,多个数字,骨骼或四肢缩短,肥胖—事实证明,所有这些事情都是由于纤毛的缺陷,”他说。专家补充说,这些不同障碍之间的共同线程的发现可能最终帮助研究人员开发基因的疗法,以对抗这些条件。
 
乍一看,纤毛似乎相对无害。当他们在细胞外面来回击败时,所谓的动机纤毛的协调画笔调节附近的流体流动。但几乎所有人类细胞也有一个主要的或非含量的纤毛,其函数更像 分子天线。初级纤维是一种内部动态结构,用蛋白质包装,检测并向其细胞传达关于当地环境的重要信息. “信号机械集中在纤毛中,” Witman says. “所有这些都是非常紧密控制的,受限的空间。”
 
有效的蜂窝通信对发展胚胎尤为重要。如果在这些早期阶段切断或经过信号的错误分子天线,所产生的误解可能会破坏器官形成。是因为,“当你在这些纤毛中有缺陷时,你会得到很多先天性疾病,” Witman says.
 
最常见的皮利病是多囊肾疾病(PKD),影响全世界约1250万人。几乎所有患者都面临着肾功能衰竭,作为多种流体填充的囊(囊肿)堵塞它们的肾脏并预防血液纯化。 2000年,Witman是团队的一部分 鉴定了一个基因 负责绿藻中的纤毛生长,并注意到它几乎与小鼠基因相同,当有缺陷时导致多囊肾疾病。
 
科学家稍后了解到同样基因的缺陷导致畸形或缺乏纤毛,这有助于形成人类肾脏的危险囊肿。由于尿液流过肾脏的通道和腔室,因此它弯曲了主要纤毛,这表现出用于流体流动的传感器。“If you don’有那些纤毛,你会得到肾脏的这些囊肿,”纽约市山南山地综合肾癌计划署主任Ketan Badani表示。
 
虽然科学家们知道原代纤毛的存在 自18世纪后期以来,Witman.’研究人员促使研究人员重新审视其曾经假设的结构最小目的的结构。“突然间,有这个想法是,主要纤维是一种信号系统,并且您必须将特定的受体放入主要纤维中以防止病理学—在这种情况下,多囊肾疾病,”彼得Satir表示,彼得·爱尔比斯坦医学院解剖学和结构生物学教授,尚未参与该研究。“但是,它结果是那个不是’T唯一与原发性纤毛的受体相关的病理学。”
 
下一个主要的嗜利病症是一类与之相关的广泛疾病 刺猬信号通路,在胚胎发育期间发生的特定分子相互作用的级联。研究人员发现,介导该必需信号通路的受体和其他蛋白质集中在原发性纤毛中—当这些纤毛不正常形成时,刺猬途径发生故障以及它传达的消息最终扭曲。“整个神经系统取决于刺猬信号,” Satir says. “If it’错了,你就像在头部外面的大脑和其他严重变形一样。”
 
后来,出现了更多的纤细胞菌。婴儿出生 炖锅–Biedl Syndrome 面临失明,肥胖和智力障碍。人们 SITUS INVERSIS.,其中许多主要器官形式反向—他们的心通常在胸前的右侧—有畸形的纤毛感谢他们的病情。科学家怀疑某些形式 视网膜变性,这可能导致失明,源于睫状体基因的故障,因为“眼睛的光感受器实际上只是修改了纤毛,” Satir says.
 
一个仍有投机的想法是,即使某些癌症也可能与纤毛联系起来。“There’一系列报道,原发性纤毛在各种癌症中丢失,” Satir says. “It’有些癌症可能会成为纤毛病。”
 
对于多囊肾疾病,巴达尼乐观地表明,对原发性纤毛的进一步研究可以为最终基因的基因疗法奠定基础。 Badani表示,对于PKD的常规治疗很少有用,因此在其来源处攻击肾病可能是未来治疗的最佳选择。“现在,肾病的每个人都会有肾病,” he says. “如果您可以通过靶向导致多囊肾疾病的机制来防止肾功能衰竭,也许您可​​以防止这种疾病的最终死亡。”
 
同样地,Witman看到了未来的基于纤毛的基因疗法,这些基因疗法可以在导致失明之前阻止视网膜变性。“我认为我们可能会用治疗方式使用它,以恢复这些缺陷的光感受器细胞中的功能,” he says.
 
在我们开始看到靶向纤毛的基因疗法之前可能有一段时间。但更好地了解CiilioPathies背后的基本科学最终可能有临床回报。“You don’只是突然说,嘿,我们想出来了,” Badani says. “基础科学是一个漫长的过程—it takes time.”