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    辛辛那提大学的学生使用斑马鱼研究脊柱畸形

    斑马鱼在世界各地的水族馆中都很流行,原产于南亚。但是在辛辛那提儿童实验室,这里的淡水变种在科学发现中起着至关重要的作用。标志性的条纹引人注目,但这是斑马鱼胚胎组织的透明性,这是辛辛那提大学医学院分子发展生物学五年级博士生Oriana Zinani等研究人员最看重的。斑马鱼脊柱的图案呈现出条纹的外观;它由功能类似于时钟的分段基因控制。

    Zinani是UC和辛辛那提儿童医院医学中心儿科副教授Ertu?rulÖzbudak博士实验室的科学家团队的成员。该团队正在研究一种导致先天性脊柱侧弯的基因突变,这种突变是一种先天性缺陷,其特征是椎骨和混乱的肋骨分离失败。斑马鱼卵受精并在母亲体外发育,这使得研究人员更容易进行高分辨率成像的可视化。斑马鱼和人类共享相同基因的70%。

    Zinani说:“我们可以准确地看到斑马鱼正在发生的事情,这为我们提供了人类胚胎发育的见识。” “我的研究提出了一个问题,'斑马鱼胚胎如何在各种考虑了温度波动和暴露于不同氧合水平等变量的环境中稳健地实现精确发育?” 我们意识到,胚胎需要建立一种机制来滤除发育中的噪音,我将重点放在这些机制所涉及的方面。”

    一段时间以来,科学家们已经知道特定基因在同一条染色体上配对,并一起出现或“共表达”在细胞和组织中。在人类中,至少有10%的基因在同一条染色体上配对。发生这种情况的原因尚不得而知,但包括辛辛那提儿童研究中心的Zinani,Özbudak,KemalKesero?lu和高露洁大学的Ahmet Ay在内的团队进行了一项实验,该实验将两个基因配对并确定了它们可能在其中发挥的作用脊柱发育。

    该小组的发现最近发表在学术期刊《自然》上。

    研究小组使用基因编辑工具CRISPR-Cas9,使用斑马鱼模型进行了一个简单的实验,并分离了两个配对的基因以控制脊柱的健康发育。分离的基因破坏了它们的共表达。过去我们没有看到斑马鱼胚胎中精确的片段边界,而是看到了融合的组织,最终导致椎骨形成失败。

    Zinani说:“有了两个配对的功能基因,我们看到了正常的健康发展。” “如果这是一个人,那么这个人将没有疾病。如果我们将正常的基因对分离出来,而又不产生任何突变,那么我们将在环境压力下看到疾病的发展。”

    Zinani解释说,具有分离基因的斑马鱼图像显示出锯齿状的椎骨破裂,破裂和融合。斑马鱼的病态表型导致先天性脊柱侧弯。研究人员还提出了在不同温度下分离基因对的斑马鱼,以更好地了解环境压力对发育的影响。成对的基因导致有益的脊柱发育,特别是在环境压力下?;虻姆掷敫锌赡艿贾掳呗碛愕募怪魏拖忍煨约怪嗤?。

    Zinani说:“令人兴奋的是,许多导致糖尿病,癌症和自身免疫疾病发展的基因也存在于人类基因组的基因对中。” “我们相信更多的研究将显示这些基因与其伴侣保持紧密联系的重要性。如果使彼此相邻的基因的过程影响健康发展和成年生活,我们将在研究疾病形成时考虑一个新的目标。”

    Özbudak说Zinani的工作将对未来的研究有用。

    他说:“奥里亚纳在研究生学习中发现的东西可以阐明生物为何在基因组中保持特定的基因顺序:协调在相同生物学过程中起作用的基因的表达。”

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