线虫的触觉和嗅觉基因相通?可能成慢性疼痛与新冠副作用治疗方向

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五感体验包括了听觉、视觉、味觉、嗅觉、触觉,触觉是人体最重要的感官之一,研究发现,能让我们感受玫瑰芬芳的嗅觉基因,很有可能也是让我们体验玫瑰多刺的触觉基因。这项新研究,或许可为新冠肺炎治疗的副作用带来新的方向。

美国 Southern Methodist University ( SMU ) 的研究团队表示,透过一种与人类神经系统有许多相似处的线虫研究,发现与触觉相关的基因可能是一种嗅觉基因,研究成果发表于 Nucleic Acids Research 。此基因过去已被应用于慢性疼痛的标靶治疗,该基因也与嗅觉有关,因此这项新发现或许可以应用于治疗因新冠肺炎引起的嗅觉丧失。

当我们触摸物体时,神经系统会从皮肤中的触觉感受器获得的讯息,并将之转换为电信生理讯号传递给大脑,这被称为机械感觉 ( mechanosensation),让我们感受物体的触感、形状,或是温度,但这个这感觉的背后的确切机制截至目前为止,仍然鲜为人知。

延伸阅读:2021 诺贝尔生理医学奖:从温度到触觉,人如何感知外在环境刺激?(基因线上国际版)

mec-2基因同时掌握线虫触觉、嗅觉功能

SMU 研究小组从线虫已知的 mec-2 基因着手,针对其诱发线虫的触觉神经元进行研究,发现诱发触摸反应并不是 mec-2 的唯一作用。研究人员发现除了打开和关闭基因之外,控制神经元功能的另一种方法是产生称为不同版本、同种型的单个功能相似基因( isoforms ) ,为寻找包含不同重要基因、同种型的不同神经元,而发现单个基因 ( mec-2 ) 的不同亚型,可以同时实现机械感觉和嗅觉。

SMU 研究人员使用深度单细胞定序(deep single cell sequencing)的方式查看单个细胞中打开的每个基因的整体,而不仅仅是基因末端的一个小片段,才能发现单个细胞中表达的所有基因和这些基因的所有同种型。

研究团队负责人 Adam D. Norris 助理教授表示,他们具体了解到负责机械感觉的 mec-2 异构体要产生通能,需要先打开 mec-8 基因的活性。那些能够表达 mec-8 基因,会产生 mec-2 的嗅觉异构体,由 Mec-8 确保 mec-2 是在机械感觉异构体中制造的。既然已经知道 mec-2 对于线虫在嗅觉中的作用,Norris 实验室的下一步是研究人类的 stomatin 基因是否可以做同样的事情,stomatin 已被证明在人类触觉方面与 mec-2 高度相似。

慢性疼痛与新冠副作用可能治疗方向

治疗药物借由识别在负面生物效应(negative biological effect)中发挥作用的分子靶点,一旦确定目标,再找到一个可以与目标结合并改变其行为的化学键,避免产生负面影响,进一步使用该化学键创建治疗药物。

Norris 团队的研究希望就由研究改变线虫中的 mec-2,或许未来可能会改变人类的 stomatin 基因,让人类可以提高或降低某些感官。Norris 表示,如果嗅觉也是如此,也许目前正在研究治疗慢性疼痛的类似方法,也可应用于治疗 COVID-19 患者的嗅觉丧失问题。

延伸阅读:染色体可人工合成?线虫体内合成染色体助基因治疗

参考资料:
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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