طول و حرکت مژک های متحرک - اندامک های مو مانند میکروسکوپی در سلول های خارج از ما - تأثیر قابل توجهی بر رشد نامتقارن جنین ها دارد و به اندام می دهد در مکان های صحیح بدن ما رشد کنند. دکتر سوزانا لوپس و تیمش در پروژه LYSOCIL در حال بررسی بیماری های ژنتیکی نادری هستند که مژک ها را تحت تأثیر قرار می دهند، و چگونه می توان با استفاده از گورخرماهی آنها را بهتر ساخت و ما را به درمان های بالقوه نزدیک تر کرد. این تیم نشان می دهد که سطحی از پلی سیستین 2، برای رشد طبیعی جنین حیاتی است.

عدم تقارن چپ و راست پدیده ای است که به طور خاص در طبیعت مشاهده می شود. در حالی که بسیاری از حیوانات ممکن است متقارن به نظر برسند، عدم تقارن در همه زیرمجموعه‌های اصلی قلمرو حیوانات فراگیر است و می‌تواند مانند پیچش پوسته حلزون ظریف باشد، یا به اندازه تفاوت اندازه پنجه‌های خرچنگ کمانچه‌زن مشهود باشد. کایرالیته - خاصیت نامتقارن یک جسم که روی تصویر آینه ای آن غیرقابل قرار گرفتن است - در بیومولکول هایی مانند اسیدهای آمینه و قندها و همچنین اکثر سلول ها ذاتی است. با این حال، مکانیسم‌هایی که عدم تقارن ماکروسکوپی را در بافت‌های ارگانیسم یا کل بدن ایجاد می‌کنند، می‌سازند، که از یک دسته متقارن از سلول‌های جنینی شروع می‌شوند، پیچیده هستند و به طور کامل شناخته نمی‌شوند.

سازمان دهنده چپ-رست و Pkd2 سازمان دهنده چپ-راست یک اندام جنینی منحصر به فرد است که در طی رشد در مهره داران شکل می گیرد. سازماندهی چپ به راست را در بدن ایجاد می کند، به عنوان مثال، قرار دادن اندام های نامتقارن داخلی، مانند قلب و قلب. این امر با حرکت اندامک‌های مو مانند میکروسکوپی معروف به مژه‌ها به دست می‌آید که در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخند تا مایع جنینی را از راست به سمت چپ از طریق گره شکمی (حفره‌های پر از مایع در نزدیکی مرکز جنین در حال رشد) به حرکت درآورند. پیامد قابل توجه به این حرکت سیال جهت دار، شکسته شدن تقارن درون جنین است. تغییرات گذرای یون کلسیم در مژک ها و سلول های اطراف سازمان دهنده چپ-راست بر بیان نامتقارن ژن تأثیر می گذارد و در نهایت باعث رشد نامتقارن اندام های داخلی می شود.

پلی سیستین 2 (Pkd2)، یک سازنده (TRPP2، پلی سیستین-2، یا PKD2) از کانال ابرخانواده های یونی بالقوه گیرنده گذرا (TRP) است. در دهی سلولی نقش دارد و با درک دینامیک جریان مرتبط است. اعتقاد بر این است که Pkd2 بخشی از سلول و ساختار مژگانی را تشکیل می دهد که جریان سیال را در سازمان دهنده چپ-راست حس می کند. در مدل موش، این امر با وجود نوع دوم و غیر متحرک مژک، معروف به مژک‌های حسی مکانیکی، می‌شود که به عنوان «آن» عمل می‌کند و جریان خارج از سلول را که تشخیص می‌دهند، تغییر می‌دهد. مژک‌های حسی مکانیکی و Pkd2 در موش‌ها اجزای حیاتی برای نامتقارن هستند، و نشان داده می‌شود که عدم تعادل یا عدم توانایی در هر دو صورت به سمت راست در موش می‌شود که گاهی اوقات می‌توان کشنده باشد.

مکانیسم هایی که عدم تقارن ماکروسکوپی را در یک موجود زنده ایجاد می کنند پیچیده هستند و به طور کامل شناسایی نشده اند.

پروژه Lyoscil هدف پروژه LYSOCIL که توسط اساتید دانشکده پزشکی NOVA، لیسبون رهبری می‌، دستیابی به علل بیماری‌های تشخیصی بر مژک‌ها، معروف به مژگان است. بسیاری از این بیماری ها بسیار نادر هستند، به عنوان مثال دیسکینزی مژگانی اولیه (در حدود 1 نفر از هر 10000 نفر را تحت تاثیر قرار می دهد) و بیماری کلیه پلی کیستیک اتوزومال غالب (حدود 1 نفر از هر 1000 نفر را تحت تاثیر قرار می دهد. می دهد)، اما آنها شرایط ناتوان کننده ای هستند که باعث غیر طبیعی نواحی آسیب دیده می شوند.

این تیم قبلاً از سازمان‌دهنده‌های چپ و راست گورخرماهی - معروف به وزیکول‌های کوپفر (KVs) در ماهی - را به‌عنوان یک اندام مدل برای مطالعه کیست‌های کلیوی مرتبط با بیماری کلیه پلی کیستیک اتوزومال غالب نشان داده‌اند. به این نتیجه رسیدند که کاهش Pkd2 با تورم از حد کیست مدل ناشی از افزایش آب به KV مرتبط است. این Pkd2 را به عنوان یک تنظیم کننده مهم عملکرد سالم و کاهش میزان به عنوان یک عامل بالقوه علت برای تورم کیست برجسته کرد. با این وجود، مکانیسم دقیقی که توسط Pkd2 بر رشد و عملکرد این سلول‌های مژکدار (از جمله آنهایی که در سازمان‌دهی‌های چپ-راست و کیست‌های کلیوی هستند) تأثیر می‌گذارد نامشخص باقی مانده است.

پلی سیستین 2 و مژک جنینی هدف خاص دکتر لوپس و همکارانش در پروژه LYSOCIL، افشای فعالیت های برجسته Pkd2 و تاثیر آن بر KV گورخرماهی بود. با انجام این کار، آن‌ها می‌توانند این رشد را بر روی چپ-راست و جریان پویایی مشخص کنند و باعث ایجاد بیماری‌های نادر را روشن کنند.

در ابتدا، این ویژگی‌های جریان KV را در جنین‌های گورخرماهی با کاهش Pkd2 انجام دادند. با استفاده از فناوری آنتی سنس - روشی برای هدف قرار دادن ژن ها برای جلوگیری از تولید محصولات خاص - ژن pkd2 برای تولید سلول های KV جنینی با افزایش یافته است Pkd2 در حالی که بقیه جنین دارای سطوح طبیعی Pkd2 بودند، نابود شدند. بررسی از میکروسکوپ ویدئویی با سرعت بالا برای مقایسه سرعت جریان مایع جنینی (داخل سازمان‌ها چپ-راست) بین این جنین‌های کوبیده شده با گروه کنترلی از جنین‌های نوع وحشی (تغییر نشده) که نرمال Pkd2 را می‌دهند، استفاده می‌کنند. نتایج دریافتند که سرعت جریان در جنینهای دارای ویژگی Pkd2 به طور متوسط ​​فقط نصف جنینهای نوع وحشی است، با نرخ 5μms-1 در مقایسه با 10μms-1. این احتمالاً به فرکانس ضربان مژک نسبت داده می شود، که همچنین در سلول های knockdown pkd2 کمتر بود. این تیم می‌تواند توجهی به ارتفاع سلولی در جنین‌های آسیب دیده پیدا کند که سلول‌های غیرطبیعی KV را برجسته می‌کند، کاهش دهد.

دکتر لوپس و همکارانش در مرحله بعدی طول مژک های رشد یافته توسط سلول های KV را بررسی کردند. در مقایسه با گروه شاهد، طول مژک به طور متوسط ​​در جنین های knockdown pkd2 کوتاه تر بود و در مقایسه با انواع وحشی کاهش معنی دار بود. توجه جالب است، تزریق mRNA بعدی pkd2 به سلول‌های جنینی ناقص باعث افزایش طول می‌شود و یک نجات جزئی ایجاد می‌کند، نه به سطحی که در سلول‌های سلولی وحشی دیده می‌شود.

پزشکان می‌خواستند به این گزارش‌ها گزارش‌های قبلی در مورد طول مژک نگاهی دقیق‌تر بیندازند تا پیام‌های آن‌ها برای بیماری‌های مژگانی را درک کنند. آنها ابتدا mRNA arl13b-GFP را به جنین تزریق کردند که باعث می شود همه مژک های سبز فلورسنت شوند، و تنوع در تعداد مژک های متحرک جنین های دارای Pkd2 را بررسی کنند که در آن بیش از 10 درصد در تعداد مژک ها کاهش یابد. مشاهده شد. مژک های متحرک در مقابل مژک های بی حرکت، آنها طول مژک را در جنین های زنده، بین KVs گورخرماهی جهشیافته با استفاده از Pkd2 و KV غیرجهش یافته اند، دوباره می گیرند. طول طول مژک در سلول‌های دارای تعداد Pkd2 25 درصد کمتر است، با طول متوسط ​​5.99 میکرومتر در مقایسه با 8.02 میکرومتر در سلول‌های وحشی که به طور معمول Pkd2 را بیان می‌کنند. کاهش دستیابی به سرعت جریان چشمگیر است - قبلاً گزارش شده بود که جریان تولید شده توسط یک مژک متناسب با طول آن است، بنابراین انتظار می‌رود که نرخ جریان را بیش از حد نصف کاهش دهد.

تغییر تقارن و موقعیت اندام نتایج در نهایت به دنبال بررسی کاهش سطح Pkd2 بر تقارن بیان ژن و در نتیجه نتیجه‌ها در گورخرماهی بودند. اولین ژنی که در طول رشد جنین به طور نامتقارن بیان می شود dand5 است که در گورخرماهی بیشتر در سمت راست KV بیان می شود. در جنین‌های دارای ویژگی Pkd2 که با استفاده از فناوری‌های ضدسنس ایجاد شده‌اند، Pkd2 به دست‌آمده بسیار متقارن‌تر بود، با تنها 22 درصد توزیع نامتقارن در سمت راست در مقایسه با 84 درصد در نوع وحشی.

این یافته‌ها پیامدهایی را برای آشنایی بیشتر با مژه‌های نادر، از جمله بیماری‌های کلیه پلی کیستیک اتوزومال غالب و دیسکینزی مژگانی آغاز می‌کند.

وقتی جنین گورخرماهی رشد بیشتری کرد، تیم جانبی اندام آنها را بررسی کرد. در گونه های وحشی، 97.5 درصد از ماهی ها سیتوس سولوس را نشان می دهد - موقعیت طبیعی قلب و بدن در سمت چپ بدن. در گروه اصلاح شده، این وضعیت طبیعی اندام به 54 درصد کاهش یافت. از ماهی‌های باقی‌مانده، 21 درصد وضعیت معکوس را نشان می‌دهند که در آن اندام‌های داخلی در جهت مخالف رشد می‌کنند (قلب و درمان هر دو در سمت راست)، و 21 درصد هتروتاکسیک بودند و قلب و قلب را در طرف مقابل قرار می‌دهند. در طبیعت، این دو بیماری هر دو بسیار نادر هستند و از هر 10000 تولد انسان تنها 1 مورد را تحت تأثیر قرار می دهند.

به طور کلی، نتایج نتایج به وضوح نشان می‌دهد که سطح Pkd2 منجر به رشد غیرطبیعی جنینی می‌شود که در سلول‌های بدشکل با مژک‌های کوتاه‌تر که کمتر می‌شود، نشان داده می‌شود. در نتیجه، سرعت جریان آب جنینی به‌طور کاهش می‌یابد، که باعث می‌شود در طول رشد به سمت راست حرکت کند. این یافته ها پیامدهایی را برای درک بیشتر مژه های نادر و نادر، از جمله بیماری های کلیه پلی کیستیک اتوزومال غالب دارد، زیرا دکتر لوپس و همکارانش نشان می دهند که سوال تورم کیست را می توان به طور خودکار با استفاده از KVs گورخرماهی مدل سازی کرد. . همچنین سؤالات در این زمینه برجسته می‌شوند که باید بیشتر مورد مطالعه قرار گیرند - به عنوان مثال، مژک‌های کوتاه‌تر یا اثر سلول‌های غیرطبیعی هستند؟ تحقیقات بیشتر در این زمینه برای روشن کردن عوامل پشت سر چنین بیماری‌هایی خواهد داشت و به ما کمک می‌کند به درمان‌های بالقوه نزدیک‌تر شود.