斑馬魚(yú)在我們對(duì)常見(jiàn)的顱面出生缺陷的理解中引起了波瀾
從字面意義上講,兒童并不像成年人那樣頭腦冷靜。嬰兒出生時(shí)有柔軟的斑點(diǎn)和柔韌的關(guān)節(jié),稱(chēng)為縫合線(xiàn),在顱骨的各個(gè)部分相遇的交界處。如果這些縫合線(xiàn)過(guò)早融合,頭骨就無(wú)法擴(kuò)張以適應(yīng)孩子正在成長(zhǎng)的大腦 - 一種稱(chēng)為顱縫早閉的嚴(yán)重出生缺陷,可導(dǎo)致精神發(fā)育遲滯甚至死亡。
為了幫助患有這種危險(xiǎn)和痛苦狀況的兒童,Gage Crump的USC干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室和Robert E. Maxson,Jr。的科學(xué)家開(kāi)創(chuàng)了一種研究斑馬魚(yú)顱縫早閉癥的方法,發(fā)表在eLife雜志上。
“這種先天缺陷的小鼠模型已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái),”南卡羅來(lái)納州凱克醫(yī)學(xué)院干細(xì)胞生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)教授克倫普說(shuō)。“我們的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)斑馬魚(yú)模型,以更好地了解這種疾病中的干細(xì)胞功能障礙,因?yàn)槲覀兛梢愿菀椎夭倏v和觀察頭骨在這個(gè)與我們共有許多基因的透明脊椎動(dòng)物中,發(fā)展出現(xiàn)了問(wèn)題。“在這項(xiàng)研究中,第一作者卡米拉·騰和她的同事們制作了斑馬魚(yú),這兩種關(guān)鍵基因突變了支持常見(jiàn)形式的顱縫早閉癥,稱(chēng)為Saethre-Chotzen綜合征。發(fā)現(xiàn)這些基因的突變 - 被稱(chēng)為T(mén)CF12和TWIST1-可引起斑馬魚(yú)的顱縫早閉,類(lèi)似于小鼠和人類(lèi)。在這三種物種中,這些突變引發(fā)了顱骨頂部重要縫線(xiàn)的過(guò)早融合 - 恰當(dāng)?shù)孛麨楣跔羁p合。
Teng和她的同事觀察了這些活的轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)。斑馬魚(yú)在它們體外的水中產(chǎn)卵和受精,它們的胚胎是完全透明的。因此,科學(xué)家們能夠觀察到早期胚胎發(fā)育的細(xì)節(jié),這些細(xì)胞在哺乳動(dòng)物物種的子宮內(nèi)被遮擋,例如實(shí)驗(yàn)室老鼠??茖W(xué)家利用先進(jìn)的成像技術(shù)確定,位于縫合線(xiàn)內(nèi)并導(dǎo)致顱骨生長(zhǎng)的干細(xì)胞在發(fā)育早期出現(xiàn)異常,而不是先前所懷疑的。結(jié)果,干細(xì)胞不能維持其稱(chēng)為成骨細(xì)胞的骨骼構(gòu)建細(xì)胞的產(chǎn)生,破壞了顱骨的生長(zhǎng)及其冠狀縫合。
“患有顱縫早閉的嬰兒通常需要多次,有風(fēng)險(xiǎn)的手術(shù)來(lái)分離顱骨,”Teng博士說(shuō)。Crump Lab的學(xué)生。“不幸的是,由于潛在的干細(xì)胞缺陷,這些骨頭經(jīng)常再次融合。未來(lái),我們希望利用我們新獲得的知識(shí)來(lái)糾正潛在的干細(xì)胞缺陷,從而減少這些嬰兒需要的矯正手術(shù)的數(shù)量。”
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