從外表看，人類有著令人愉悅的對稱性：手臂、腿和眼睛呈左右對稱。但人體的器官分布卻是另一回事：心臟在左邊，肝臟在右邊，肺和腎也是不對稱的。

近日，新加坡基因組研究所等機(jī)構(gòu)的研究人員確定了一種能夠幫助發(fā)育器官找到正確位置的基因。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《自然—遺傳學(xué)》。

未參與該研究的美國俄勒岡大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家Daniel Grimes表示，研究人員追蹤這一現(xiàn)象的方式是獨(dú)特的，這項(xiàng)研究可能會讓科學(xué)家更好地理解為什么某些人的器官會“出錯”。

發(fā)育生物學(xué)家早已知道，心臟和其他器官偏離中心的位置與一組名為“左右—組織者”的細(xì)胞有關(guān)，這些細(xì)胞在早期胚胎中短暫形成。

1998年，日本研究人員根據(jù)小鼠研究提出，在組織細(xì)胞子集上的旋轉(zhuǎn)纖毛狀附著物將胚胎液輸送到左側(cè)而不是右側(cè)，從而幫助器官在正確的位置上形成。研究人員推測，這種流動激活了左側(cè)的某些基因，改變了器官的下一步發(fā)育。研究人員后來發(fā)現(xiàn)，魚和青蛙也會發(fā)生同樣的情況。

但令人驚訝的是，在雞和豬的發(fā)育過程中，即使心臟仍然在一側(cè)形成，它們卻沒有這種具有旋轉(zhuǎn)纖毛的細(xì)胞。

Grimes等研究人員認(rèn)為，這些所謂的運(yùn)動纖毛在動物進(jìn)化的早期過程中就已進(jìn)化，但在動物家譜的分支中消失了，從而導(dǎo)致鳥類和偶蹄類哺乳動物體內(nèi)沒有該細(xì)胞，但在人類體內(nèi)仍然存在。

該研究通訊作者之一、新加坡基因組研究所發(fā)育生物學(xué)家Bruno Reversade等人想知道，這種差異是否暗示著一種方法，可以追蹤打破人體對稱性的新基因。于是，他們在發(fā)育中的小鼠、魚和青蛙身上尋找相關(guān)的活躍基因。

最終，研究人員發(fā)現(xiàn)了5個這樣的基因，其中包括已知在流動誘導(dǎo)的對稱性喪失中起重要作用的3個基因。而在另外兩個新基因中，研究人員首先關(guān)注的是此前從未被描述過的CIROP基因。

通過改造CIROP基因使其在激活時產(chǎn)生熒光標(biāo)記，研究人員確定了CIROP就像斑馬魚、小鼠和青蛙胚胎中形成的“組織者”細(xì)胞一樣，會在早期發(fā)育時啟動幾個小時。研究人員用CRISPR基因編輯技術(shù)激活魚和青蛙中的CIROP基因，確定了CIROP只需要在胚胎的左側(cè)激活，以確保心臟、腸道和膽囊的正確形成。因此，該基因似乎在這些器官的形成階段起著關(guān)鍵作用。

每1萬人中至少有1人出生時器官位于錯誤位置、畸形或完全缺失。Reversade團(tuán)隊(duì)對186個個體的CIROP基因進(jìn)行了測序，這些個體具有不同程度的內(nèi)臟異位。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，來自12個家庭的21人發(fā)生了CIROP基因突變。

未參與該研究的日本東京農(nóng)工大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)家Kyosuke Shinohara表示，這篇論文清楚地證明了CIROP與人體器官的“放置”有關(guān)。他指出，CIROP的序列表明，該基因的蛋白質(zhì)能夠利用鋅離子，并在“組織者”之外運(yùn)作，以幫助機(jī)體啟動向不對稱發(fā)育的過渡。

盡管如此，該基因仍有許多未知因素。比如，目前還不清楚CIROP蛋白是如何工作的，也不清楚它與哪些蛋白質(zhì)或基因相互作用。Reversade表示，目前還不清楚該研究的發(fā)現(xiàn)是否可以用來預(yù)防或治療內(nèi)臟異位。(辛雨)

關(guān)鍵詞： 發(fā)育器官 左右—組織者 胚胎液 CIROP基因