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研究揭示基因如何指导小鼠和人类的肾脏以不同的方式发育

导读 作为基础医学研究基础的实验室小鼠和人类肾脏的发育有多相似?在《发育细胞》杂志发表的一项研究中,南加州大学干细胞科学家通过比较实验室...

作为基础医学研究基础的实验室小鼠和人类肾脏的发育有多相似?在《发育细胞》杂志发表的一项研究中,南加州大学干细胞科学家通过比较实验室小鼠和人类肾脏发育基因的活动和调控来探究这个问题。

“虽然我们与实验室小鼠有很多共同之处,但我们的进化路径在大约 8000 万年前就出现了分歧,”本文通讯作者、南加州大学伊莱和埃迪丝布罗德再生医学和干细胞研究中心主任、WM Keck 教务长兼干细胞生物学和再生医学及生物科学大学教授安迪麦克马洪 (Andy McMahon) 说道。

“在解剖学层面,小鼠和人类肾脏在整体器官大小、过滤单元数量以及导管和叶的图案方面存在明显差异。我们希望加深对这些根本差异的理解,直至协调肾脏发育的潜在基因和基因调控因子的水平。”

为了实现这一目标,麦克马洪实验室的第一作者 Sunghyun Kim 与他的同事合作,构建了图谱,比较了小鼠和人类肾脏发育过程中不同细胞类型的基因活性和调控。然后,科学家们可以找出这两个物种之间的相似之处和不同之处,并确定与肾脏发育和疾病相关的细胞类型和物种特异性遗传和基因调控程序。

许多基因,例如编码分子 PCDH15 的基因,可以帮助细胞相互粘附,表现出人类特有的活动模式。这些基因往往与细胞相互作用和迁移有关,并且可能是在相对较长的胚胎发育期间形成复杂的、人类大小的肾脏所必需的。

其他基因,包括通常与神经细胞发育相关的基因 NTNG1,可能专门用于人类肾脏中指导人类发育过程。

许多基因调节因子也是人类特有的。其中一些与慢性肾病或肾脏和泌尿道先天性异常有关。

“通过识别人类特定的基因调控区域,我们能够将它们与以前与肾脏疾病相关的区域联系起来,这表明我们的研究有可能提供临床见解,”Kim 说道,他是南加州大学刚获得博士学位的毕业生,目前正在波士顿麻省总医院攻读博士后研究。

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