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）如何殺死人的關鍵性蛋白Gpr107。這一研究成果是研究人員利用一種結合干細胞生物學和現代篩選方法的開創(chuàng)性技術而發(fā)現的，并且于2011年12月2日發(fā)表在科學期刊《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將人殺死。

蓖麻毒素如何作用
*是一種強力瀉藥，在醫(yī)學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*分子生物技術研究所Josef Penninger教授領導的研究小組成員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。”

采用新技術對哺乳動物全基因組進行篩選
其他人幾十年試圖發(fā)現的東西，奧地利維也納分子生物技術研究所研究人員只需幾周的時間就能夠完成。他們取得的快速成功主要是由于Ulrich 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在哺乳動物全基因組中篩選突變。

直到現在，針對小鼠、大鼠和其他哺乳動物的篩選方法都著重關注在發(fā)現單個突變。這可通過RNA干涉技術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。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)的這種強大的技術視為生物醫(yī)學領域的一場變革。他說，“我們如今成功地將酵母---它只有單套基因組，從而允許即時基因突變發(fā)生---遺傳學與干細胞生物學結合起來。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就一種特定功能快速地檢查全部基因。”

這種新技術有助于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。

與干細胞研究結合的新技術顯示出廣泛的應用
鑒于干細胞能夠轉變?yōu)槿松眢w內任何細胞，這一發(fā)現的巨大潛力變得越來越明確。Josef Penninger興奮地說，“這一發(fā)現的可能用途是無法列舉的，范圍從諸如基礎性問題---比如哪些基因對于心肌細胞發(fā)揮正常功能是必需的---到具體的應用，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)育中一個關鍵性問題，以及神經細胞如何能夠再生以便為半身不遂的人提供希望。