利用單倍體干細胞揭示蓖麻毒素致命機制

奧地利維也納分子生物技術(shù)研究所研究人員zui終鑒定出一種控制致命性植物毒素和生化武器蓖麻毒素（ricin）如何殺死人的關(guān)鍵性蛋白Gpr107。這一研究成果是研究人員利用一種結(jié)合干細胞生物學(xué)和現(xiàn)代篩選方法的開創(chuàng)性技術(shù)而發(fā)現(xiàn)的，并且于2011年12月2日發(fā)表在科學(xué)期刊《細胞-干細胞》（Cell Stem Cell）上。

蓖麻毒素來自扁平的可用來制作*的蓖麻種子，是世界上zui為致命的植物來源的毒物之一，即便是一小量進入血液就能夠在兩到三天之內(nèi)將人殺死。

蓖麻毒素如何作用
*是一種強力瀉藥，在醫(yī)學(xué)上已被使用了好幾個世紀，但是未加工的蓖麻種子也含有少量蓖麻毒素。迄今為止，人們還沒有開發(fā)出針對它的解毒劑。但是，如今奧地利維也納國家*分子生物技術(shù)研究所Josef Penninger教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組成員Ulrich Elling鑒定出一種稱作Gpr107的蛋白分子。靶標細胞上這種蛋白是蓖麻毒素發(fā)揮致命性作用所必需的。換言之，缺乏Gpr107的細胞不受它的影響。

Ulrich Elling樂觀地說，“我們的研究如今提示著人們可能通過制造一種小分子來阻斷Gpr107蛋白的方式來開發(fā)出一種解毒方法。”

采用新技術(shù)對哺乳動物全基因組進行篩選
其他人幾十年試圖發(fā)現(xiàn)的東西，奧地利維也納分子生物技術(shù)研究所研究人員只需幾周的時間就能夠完成。他們?nèi)〉玫目焖俪晒χ饕怯捎赨lrich Elling和Josef Penninger開發(fā)出的一種開創(chuàng)性基因研究方法。利用這種新方法，他們能夠在合理的時間范圍內(nèi)在哺乳動物全基因組中篩選突變。

直到現(xiàn)在，針對小鼠、大鼠和其他哺乳動物的篩選方法都著重關(guān)注在發(fā)現(xiàn)單個突變。這可通過RNA干涉技術(shù)或培育合適的基因敲除小鼠來研究移除單個基因的影響來實現(xiàn)。但是RNA干涉并不總是起作用，而培育基因敲除的小鼠需要花費好幾年的時間和大量的精力。

這也是為什么Josef Penninger把他們自己開發(fā)的這種強大的技術(shù)視為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一場變革。他說，“我們?nèi)缃癯晒Φ貙⒔湍?--它只有單套基因組，從而允許即時基因突變發(fā)生---遺傳學(xué)與干細胞生物學(xué)結(jié)合起來。幾十年來，研究人員一直在哺乳動物中尋找一種能夠同時產(chǎn)生上百萬個基因突變的系統(tǒng)。我們解決了這個問題，甚至打破了生物學(xué)常規(guī)---我們成功地制造出攜帶單套染色體而且保持穩(wěn)定的小鼠干細胞，并且開發(fā)出新的工具利用這些干細胞在同一時間內(nèi)就一種特定功能快速地檢查全部基因。”

這種新技術(shù)有助于Ulrich Elling解開蓖麻毒素的毒性作用。他在小鼠干細胞上千個不同突變中測試這種毒素，發(fā)現(xiàn)有49個不同的基因突變存在單個蛋白分子Gpr107上。很明顯，這種蛋白上的突變拯救了這些細胞。

與干細胞研究結(jié)合的新技術(shù)顯示出廣泛的應(yīng)用
鑒于干細胞能夠轉(zhuǎn)變?yōu)槿松眢w內(nèi)任何細胞，這一發(fā)現(xiàn)的巨大潛力變得越來越明確。Josef Penninger興奮地說，“這一發(fā)現(xiàn)的可能用途是無法列舉的，范圍從諸如基礎(chǔ)性問題---比如哪些基因?qū)τ谛募〖毎l(fā)揮正常功能是必需的---到具體的應(yīng)用，比如我們在蓖麻毒素研究中所進行的那樣。”

Penninger研究小組已經(jīng)正在開展下一批項目的研究，包括研究腫瘤細胞如何能夠抵抗*---癌癥發(fā)育中一個關(guān)鍵性問題，以及神經(jīng)細胞如何能夠再生以便為半身不遂的人提供希望。