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2020年2月13日,星期四

研究表明,一种微小而奇怪的海洋动物在其一生中如何产生无限量的卵和精子

美国国立卫生研究院(NIH)支持的水蚤病研究可以为人类生殖状况提供线索。

生殖细胞形成的插图轻症与大多数动物相比,生殖细胞形成的时间。信用 国家卫生研究院

一种最鲜为人知的居住在死蟹寄居蟹壳上的海洋生物对于研究人员来说似乎是一个不太可能的研究对象,但是这种动物却具有罕见的能力-它可以在其一生中制造卵子和精子。这种动物叫 轻症, 这样做是因为它会产生生殖细胞,而生殖细胞是卵和精子的前体,并且在整个生命过程中都不会停止。研究这种独特的能力可以为人类生殖系统的发展以及人类基于生殖的疾病和疾病的形成提供洞察力。

“通过测序和研究在实验室中更易于操作的简单生物的基因组,我们已经能够得出有关决定生殖细胞命运的生物学基础的重要见识–最终可以帮助我们更好地理解生殖疾病的过程的知识美国国家人类基因组研究所(NHGRI)计算基因组学部主任,该论文的合著者Andy Baxevanis博士。 国家卫生研究院是美国国立卫生研究院的一部分。

在杂志发表的一项研究中 科学国家卫生研究院,爱尔兰国立大学戈尔韦分校和佛罗里达大学奥古斯丁海洋生物科学惠特尼实验室的合作者报告说,该基因的激活 Tfap2 在成年干细胞中 轻症 可以将这些细胞转化为生殖细胞,并且循环不断。

相比之下,人类和大多数其他哺乳动物在一生中仅产生一次特定数量的生殖细胞。因此,对于这样的物种,可以在很长的一段时间内形成来自预定数目的生殖细胞的卵和精子,但是它们的数量受到限制。一个国际研究人员团队一直在研究 轻症的基因组,以了解这种特殊的繁殖能力是如何产生的。

轻症 生活在殖民地,与水母和珊瑚密切相关。虽然 轻症 在生理上与人类不同,其基因组包含令人惊讶的大量与人类疾病基因相似的基因,这使其成为研究与人类生物学和健康有关的问题的有用动物模型。 

轻症 菌落具有喂养息肉和性息肉作为其解剖学的一部分。专门的性息肉产生卵和精子,使其在功能上类似于人类等性腺中的性腺。

在人类胚胎发育过程中,将保留一小撮最终将成为配子的生殖细胞,而人类一生中产生的所有精子或卵子都是这些原始的少数生殖细胞的后代。由于人类没有能力补充其原始生殖细胞库,因此这些生殖细胞以任何原因流失都会导致不育。

在另一项研究中,NHGRI的Baxevanis博士和惠特尼实验室的Christine Schnitzler博士完成了有史以来的首次测序。 轻症 基因组。在这项研究中,研究人员利用这些信息仔细检查了生物体的基因组,以寻找线索,以找出为什么我们最遥远的动物亲戚和我们自己之间的生殖能力如此明显的差异。

“有了这种高质量的全基因组序列数据,我们可以快速缩小对特定基因的搜索范围, 轻症’的干细胞变成生殖细胞,” Baxevanis博士说。

研究人员比较了基因在哺乳和性结构中的行为。 轻症。他们发现 Tfap2 无论是雄性还是雌性,该基因在性息肉中的活动性都比在喂养性息肉中的活跃得多。这提示该基因可能在产生生殖细胞中很重要。

接下来,科学家们确认 Tfap2 确实是控制永生生殖细胞生产过程的开关。研究人员使用CRISPR-Cas9基因编辑技术删除了 Tfap2 轻症 并测量了结果对生殖细胞生产的影响。他们发现移除 Tfap2轻症 阻止生殖细胞的形成,支持以下理论 Tfap2 控制过程。

研究人员还想知道是否 Tfap2 影响特定的细胞转化为生殖细胞。他们的分析表明 Tfap2 只导致成年干细胞进入 轻症 变成生殖细胞。 

有趣的是, Tfap2 除了参与无数其他过程外,该基因还调节人类生殖细胞的产生。然而,在人类中,生殖细胞在发育早期就与非生殖细胞分离开了。尽管如此,尽管 轻症 和人类,都有一个将干细胞变成生殖细胞的关键基因。

本新闻稿描述了一项基础研究发现。基础研究增加了我们对人类行为和生物学的理解,这是推进预防,诊断和治疗疾病的新的更好方法的基础。科学是一个不可预测的增量过程,每项研究进展通常都以出乎意料的方式建立在过去的发现之上。没有基本的基础研究知识,大多数临床进展是不可能的。

国家人类基因组研究所(NHGRI)是美国国立卫生研究院(NIH)的27个研究所和中心之一,NIH是卫生与公共服务部的一个机构。 国家卫生研究院内部研究部开发并实施了用于理解,诊断和治疗基因组和遗传疾病的技术。有关NHGRI的其他信息,请参见: //www.genome.gov.

关于国立卫生研究院(NIH): 美国国立医学研究院(NIH)是美国的医学研究机构,包括27个研究所和中心,并且是美国卫生与公共服务部的一部分。 NIH 是进行和支持基础,临床和转化医学研究的主要联邦机构,并且正在调查常见和罕见疾病的病因,治疗方法和治愈方法。有关NIH及其计划的更多信息,请访问 www.nih.gov.

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