阿米巴生物学揭示了肺疾病的潜在治疗靶点

在一系列的实验中,始于amoebas-single-celled扩展podlike附件移动johns Hopkins的生物医学科学家称他们已经发现了一个基因通路可以被激活,帮助清除粘液从慢性阻塞性肺疾病患者的肺广泛的肺疾病。

”作为治疗和基本生物学家一起工作来理解一个问题的根源主要的人类疾病,和问题,正如经常发生的那样,如果涉及到的核心生物细胞,”道格·罗宾逊说,博士,教授,细胞生物学,药理学和分子科学、医学(肺),肿瘤,以及约翰霍普金斯大学医学院的化学和生物医学工程。

根据美国疾病控制和预防中心的数据，慢性阻塞性肺疾病(COPD)是美国第四大死亡原因，影响着超过1500万的成年人。这种疾病会导致肺部充满粘液和痰，患有慢性阻塞性肺病的人会出现慢性咳嗽、喘息和呼吸困难。香烟吸烟是多达四分之三COPD病例的主要病因，而且尽管研究了几十年，目前还没有治愈或有效的治疗方法。

2月25日发表在the细胞科学杂志研究人员说，他们采用了一种新的方法来理解这种疾病的生物学，他们关注的是一种生物结构比它简单得多的有机体人类细胞来识别可能保护人体免受有害化学物质伤害的基因香烟烟雾。

Robinson和他的合作伙伴，医学博士Ramana Sidhaye，也是约翰霍普金斯大学肺部医学的教授，和他们的前实验室成员Corrine Kliment，医学博士，博士，依靠这一知识:随着物种进化，动物王国的遗传路径经常被保留下来。

我们来看看生活在土壤中的盘基网柄阿米巴(amoeba Dictyostelium disideum)，人们长期以来一直在研究它来了解细胞的运动和通讯。科学家们将实验室级别的香烟烟雾通过一根管子泵入浸泡在阿米巴体内的液体营养物质中。然后，科学家们使用改造过的变形虫来识别能够提供防烟保护的基因。

看看提供保护的基因，创造“幸存者”细胞，有一个家族的基因脱颖而出:腺嘌呤核苷酸转位酶(ANT)。由这组基因组成的蛋白质存在于细胞膜或细胞能量发电站结构(称为线粒体)的表面。一般来说，线粒体有助于制造细胞生存所需的燃料。当蚂蚁的基因高度活跃时，细胞就能更好地制造燃料，保护它们免受烟雾的伤害。

Kliment, Robinson和他的团队怀疑他们还帮助变形虫克服香烟烟雾的有害影响。

更好地了解蚂蚁基因在人类身上，科学家们研究了28名在匹兹堡大学接受治疗的慢性阻塞性肺病患者的肺组织细胞样本，并将它们进行了比较肺细胞的遗传活性来自20人的细胞，具有正常的肺功能。

科学家发现COPD患者的抗肺功能遗传表达约为20％，而不是具有正常肺功能的患者。他们还发现暴露于烟雾的小鼠丧失ant2基因表达。

接下来，Robinson、Kliment和他们的研究团队试图发现ANT2如何保护人体免受香烟烟雾中的化学物质的伤害，在这个过程中，他们发现了一些完全意想不到的东西。

衬里衬里的细胞使用叫做纤毛的手指突起从肺部扫除粘液和其他颗粒。在包括人的哺乳动物中，科学家们发现ant2基因产生纤毛内和周围地定位的蛋白质，该蛋白质可以在细胞旁边的含水物质中释放到含有微细量的燃料中。燃料增强了纤毛对“节奏”的能力，并定期扫除粘液。

“在COPD患者中，粘液变得太厚而无法扫除肺部，”罗宾逊说。

约翰霍普金斯医学队发现，与具有正常Ant2功能的人肺细胞相比，人类肺细胞中的纤毛在暴露于烟雾时缺乏35％的有效击败35％。此外，细胞旁边的水液是正常细胞高度的一半，表明液体是密集的，这也可以有助于降低节拍速率。

当科学家们通过基因改造肺细胞，使其拥有过度活跃的ANT2基因，并将它们暴露在烟雾中时，这些细胞的纤毛以与未暴露在烟雾中的正常细胞相同的强度跳动。这些细胞旁边的水层比没有蚂蚁的细胞高2.5倍。

“细胞擅长重新估算细胞过程跨越物种，在我们的实验中，我们发现哺乳动物已经重新培养了蚂蚁基因，以帮助递送蜂窝线索在气道中建立合适的水合层，“罗宾逊说。”谁会认为线粒体蛋白也可以居住在细胞中表面并负责帮助Airway Cilia击败和移动？“

罗宾逊表示，进一步的研究可能会产生发现，用于开发基因治疗或药物，以将ANT2功能添加回肺衬里细胞作为COPD的潜在治疗方法。

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