科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)研究建立在左右對(duì)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(diǎn)區(qū)域內(nèi)的細(xì)胞表面的纖毛會(huì)在胚胎外形成左向流動(dòng)，反過來讓胚胎知道哪邊是左邊。其原因是纖毛朝向節(jié)點(diǎn)細(xì)胞的背部，且向胚胎尾部?jī)A斜。

　　這個(gè)獨(dú)特的位置，與纖毛的順時(shí)針運(yùn)動(dòng)相結(jié)合形成了左向流動(dòng)，隨之胚胎的左右對(duì)稱被打破。據(jù)研究，如果沒有定向流動(dòng)的建立，生物體就會(huì)在身體錯(cuò)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(diǎn)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(gè)稱為“散亂”的基因家族是否可引導(dǎo)纖毛遷移至節(jié)點(diǎn)細(xì)胞的背部。在對(duì)“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(gè)“散亂”基因中的一個(gè)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(gè)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(shí)驗(yàn)室的研究生橋本正和通過一臺(tái)與顯微鏡相連的高速攝像機(jī)，對(duì)成活小鼠胚胎中的纖毛運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并觀察到了纖毛的位置確實(shí)隨著發(fā)育進(jìn)程而改變。在左右對(duì)稱破缺發(fā)生前的最早發(fā)育階段，纖毛位于節(jié)點(diǎn)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(duì)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(diǎn)細(xì)胞的非正常位置，從而無法形成左向流動(dòng)。

　　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(zhǎng)在左邊，而肝臟生長(zhǎng)在右邊。對(duì)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。