線蟲的觸覺和嗅覺基因相通?可能成慢性疼痛與新冠副作用治療方向

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五感體驗包括了聽覺、視覺、味覺、嗅覺、觸覺,觸覺是人體最重要的感官之一,研究發現,能讓我們感受玫瑰芬芳的嗅覺基因,很有可能也是讓我們體驗玫瑰多刺的觸覺基因。這項新研究,或許可為新冠肺炎治療的副作用帶來新的方向。

美國 Southern Methodist University ( SMU ) 的研究團隊表示,透過一種與人類神經系統有許多相似處的線蟲研究,發現與觸覺相關的基因可能是一種嗅覺基因,研究成果發表於 Nucleic Acids Research 。此基因過去已被應用於慢性疼痛的標靶治療,該基因也與嗅覺有關,因此這項新發現或許可以應用於治療因新冠肺炎引起的嗅覺喪失。

當我們觸摸物體時,神經系統會從皮膚中的觸覺感受器獲得的訊息,並將之轉換為電信生理訊號傳遞給大腦,這被稱為機械感覺 ( mechanosensation),讓我們感受物體的觸感、形狀,或是溫度,但這個這感覺的背後的確切機制截至目前為止,仍然鮮為人知。

延伸閱讀:2021 諾貝爾生理醫學獎:從溫度到觸覺,人如何感知外在環境刺激?(基因線上國際版)

mec-2基因同時掌握線蟲觸覺、嗅覺功能

SMU 研究小組從線蟲已知的 mec-2 基因著手,針對其誘發線蟲的觸覺神經元進行研究,發現誘發觸摸反應並不是 mec-2 的唯一作用。研究人員發現除了打開和關閉基因之外,控制神經元功能的另一種方法是產生稱為不同版本、同種型的單個功能相似基因( isoforms ) ,為尋找包含不同重要基因、同種型的不同神經元,而發現單個基因 ( mec-2 ) 的不同亞型,可以同時實現機械感覺和嗅覺。

SMU 研究人員使用深度單細胞定序(deep single cell sequencing)的方式查看單個細胞中打開的每個基因的整體,而不僅僅是基因末端的一個小片段,才能發現單個細胞中表達的所有基因和這些基因的所有同種型。

研究團隊負責人 Adam D. Norris 助理教授表示,他們具體了解到負責機械感覺的 mec-2 異構體要產生通能,需要先打開 mec-8 基因的活性。那些能夠表達 mec-8 基因,會產生 mec-2 的嗅覺異構體,由 Mec-8 確保 mec-2 是在機械感覺異構體中製造的。既然已經知道 mec-2 對於線蟲在嗅覺中的作用,Norris 實驗室的下一步是研究人類的 stomatin 基因是否可以做同樣的事情,stomatin 已被證明在人類觸覺方面與 mec-2 高度相似。

慢性疼痛與新冠副作用可能治療方向

治療藥物藉由識別在負面生物效應(negative biological effect)中發揮作用的分子靶點,一旦確定目標,再找到一個可以與目標結合併改變其行為的化學鍵,避免產生負面影響,進一步使用該化學鍵創建治療藥物。

Norris 團隊的研究希望就由研究改變線蟲中的 mec-2,或許未來可能會改變人類的 stomatin 基因,讓人類可以提高或降低某些感官。Norris 表示,如果嗅覺也是如此,也許目前正在研究治療慢性疼痛的類似方法,也可應用於治療 COVID-19 患者的嗅覺喪失問題。

延伸閱讀:染色體可人工合成?線蟲體內合成染色體助基因治療

參考資料:
1.https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220223103054.htm
2.https://www.firstpost.com/tech/science/scientists-succeed-in-mapping-every-neuron-in-a-worm-a-breakthrough-in-neuroscience-6934301.html

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