斑马鱼研究有助于揭示脊柱侧弯的起源

俄勒冈大学的科学家们发现了脊柱侧弯(脊柱异常弯曲)遗传基础的新线索。

UO生物学教授DanGrimes实验室的研究人员已经确定了两种微小的蛋白质，它们有助于在发育的关键时期保持脊柱笔直。这些蛋白质突变的斑马鱼最终会长出弯曲的刺，模仿脊柱侧弯患者的情况。

该团队于1月<>日在eLife杂志上报告了他们的发现。Grimes的实验室是UO艺术与科学学院生物系的一部分。

特发性脊柱侧弯，不是肌肉萎缩症或脑瘫等潜在疾病的结果，通常出现在青少年身上，通常在生长突增期间。但是研究人员仍然有很多关于脊柱侧弯的不了解。

人类的双足姿势对脊柱施加压力的方式是小鼠和大鼠等四足实验室动物无法复制的，因此很难在实验室中研究脊柱弯曲。

但作为一名博士后研究人员，格莱姆斯发现了斑马鱼，斑马鱼的刺是由基因突变引起的。鱼在水中的向前运动可能更接近于模仿作用在人类脊柱上的力，格莱姆斯认为。

进一步挖掘，他发现挥舞的纤毛，脊椎上的细毛，推动脑脊液。通过脊柱的流畅运动对于保持脊柱笔直至关重要。具有破坏纤毛的突变的鱼，从而破坏了流体运动，最终会长出弯曲的刺。

这项新研究揭示了这条道路的下一步。研究小组显示，具有两种特定蛋白质突变的斑马鱼最终会弯曲脊柱，模仿脊柱侧弯患者的情况。

这两种小蛋白质是由脊柱中的神经元产生的。它们的产生被移动的脊髓液激活，因此被纤毛激活。研究人员怀疑，一旦被神经元释放，这些蛋白质就会附着在脊柱周围肌肉中的受体上，可能会影响这些肌肉支撑脊柱的方式。

这些蛋白质似乎在发育的某些阶段特别重要。在他们的一些实验中，研究人员使用了对温度敏感的鱼。通过改变水箱的水温，他们可以在不同的时间打开或关闭某些基因。

“如果我们在青春期弄乱它们，我们会看到大的脊柱弯曲，”格莱姆斯说。“这表明该途径在这些生长阶段确实有效，就像我们在人类身上看到的那样，脊柱侧弯通常在青少年发病时。

接下来，该团队计划研究沿着这条途径进一步发生的事情，希望更好地了解脊柱侧弯的根本原因。

“蛋白质本身如何进入受体是一个谜，”研究生ZoeIrons说，所以这是一个需要进一步探索的问题。

这些发现也可以为科学家对动物形态和功能的更广泛理解提供信息。

“我实验室的主要兴趣之一是了解小分子过程如何产生大的解剖形状，”格莱姆斯说。“这是一个很好的模型，因为它是神经元，肌肉，骨骼都协调在一起。