在馬里蘭大學醫學院領導的一項具有里程碑意義的研究中，研究人員首次發現，一種類似于血紅蛋白的蛋白質，稱為細胞紅蛋白，在心臟的發育。具體來說，它影響心臟和其他不對稱器官的正確左右模式。今天發表在《自然通訊》雜志上的研究結果Nature Communications，最終可能會導致新的治療干預措施的開發，以改變導致這些缺陷的過程。

團隊利用 CRISPR 基因編輯技術敲除斑馬魚的細胞珠蛋白基因。細胞珠蛋白的缺乏導致胚胎發育出具有鏡像心臟的胚胎，這意味著心臟具有相反的左右模式。在人類中，細胞珠蛋白參與涉及一氧化氮的過程，一氧化氮是一種有助于調節流向器官的健康血液的化合物。研究共同資深作者Mark T. Gladwin，醫學博士、馬里蘭大學醫學院 John Z. 和 Akiko K. Bowers 杰出教授兼院長巴爾的摩馬里蘭大學醫學事務副校長 20 多年來一直在研究一氧化氮對血管的影響，包括這項最近的研究結果< a i=4>.

“自二十年前發現以來，細胞珠蛋白幾乎在所有人體組織中表達，但這種蛋白質的功能機制在很大程度上尚不清楚，” 博士說.格拉德溫. “我們知道細胞珠蛋白可以在調節和維持一氧化氮水平方面發揮作用，但我們的新發現表明它可以積極調節一氧化氮的產生以確保適當的纖毛功能，并且它的缺失會導致嚴重的側向性器官異常。”

為了進行這項研究，研究小組敲除了斑馬魚中的細胞珠蛋白基因，并驚訝地發現它導致了發育中胚胎器官的結構和位置的巨大缺陷。例如，心臟位于魚的右側而不是左側，并且有一個環向左而不是向右。

“我們發現細胞珠蛋白在稱為纖毛的微小毛發狀結構的結構和功能中發揮著至關重要的作用，纖毛決定器官的不對稱性和正常發育，”研究稱資深作者Paola Corti 博士，UMSOM 生物化學和分子生物學助理教授。

這是第一次發現細胞珠蛋白(或任何珠蛋白，如血紅蛋白)參與胎兒發育，并且細胞珠蛋白的缺乏可能與出生缺陷有關。這也是第一次將細胞珠蛋白與纖毛功能聯系起來。這一發現可能為開發治療影響纖毛運動的罕見出生缺陷的療法打開大門。

大約每 10,000 到 30,000 人中就有 1 人出生時患有原發性纖毛運動障礙 (PCD)，這是一種影響纖毛的罕見疾病，可導致粘稠粘液堵塞呼吸道，導致呼吸問題。 “卡塔格納綜合征是 PCD 的一種形式，已知會導致斑馬魚中出現的心臟缺陷類型，即心臟位置異常向右并旋轉，”Corti 博士說。 “這種情況無法治愈，只能通過手術來修復任何心臟缺陷并進行治療來控制癥狀。”

雖然已確定某些基因導致約 70% 的 PCD 病例，但細胞珠蛋白可能在 30% 未知遺傳原因的病例中發揮關鍵作用。

“我們發現了表型并將這些點與纖毛連接起來。在細胞珠蛋白存在的情況下，我們可以追蹤蛋白質的功能以及如何導致適當的纖毛功能和器官發育。在缺席的情況下，我們看到了這些缺陷。”Elizabeth Rochon 博士說道，她是該研究的第一作者和助理UMSOM 醫學教授。