XK星空中国官方网站 揭示人类和动物的发育机制
探索斑马鱼的基因使用
我们的身体是一个巨大的细胞复合体。每一种动物都可以追溯到一个细胞，即受精卵。从这个微小的开始，经过复杂的过程，形成了具有各种组织和器官的身体。整个过程称为开发。
在胚胎（处于发育早期阶段的生物体）中，细胞的性质迅速变化。随着这些细胞的形状和功能的变化，有组织的组织和器官逐渐形成。胚胎的发育根据基因组DNA中的遗传信息进行。卡町教授一直通过对斑马鱼（一种热带鱼）的研究，研究如何读取遗传信息的机制。
教授。 Kamachi 说：“发育过程产生了多种细胞，包括大脑、眼睛、心脏和皮肤细胞，其中使用的基因组合根据细胞类型的不同而不同。已知人类基因组中约有 22,000 个基因。我对如此大量基因的差异使用机制产生了兴趣，从那时起我就一直在这一领域进行研究。”
斑马鱼是小鱼，大小与青鳉（鳉鱼）。它们在生命科学领域的各种研究中被用作模型脊椎动物，因为它们在大约 3 个月内达到性成熟，一对斑马鱼在一次交配中可以产下大量卵，即 100 至 200 个卵。
教授。 Kamachi解释说：“斑马鱼具有许多适合生物学研究的特性。它们体型小，易于繁殖和繁殖，而且它们的胚胎由于透明而非常容易观察。如果我们使用小鼠，由于胚胎的发育是在母亲的腹内完成的，与人类一样，胚胎将很难观察到。”
我们真的可以通过观察鱼类来了解人类发展的过程吗？ Kamachi教授回答说：“从鱼类到人类，脊椎动物胚胎的发育过程以及组织器官的功能非常相似。因此，我们对鱼类的了解在大多数情况下也适用于人类。也就是说，可以使用斑马鱼作为模式生物来研究人类的生物遗传功能和各种疾病的原因。”
众所周知，胚胎发育过程的异常是导致人类各种疾病的原因。使用斑马鱼的研究可以帮助我们了解此类疾病的发病机制。
发现 Sox 转录因子家族在胚胎发育过程中的作用
DNA中写入的遗传信息被复制到RNA中，并根据复制的信息产生蛋白质。控制前一项任务的蛋白质称为转录因子，对于细胞特定状态的创建非常重要。它们通过调节基因表达的第一步（称为转录）发挥类似开关的作用。然而，关于改变细胞状态的机制仍然存在许多谜团。
在数千种转录因子中，Kamachi 教授重点关注了一个名为 Sox 的转录因子。 Sox转录因子家族具有多种功能；例如，名为 Sox2 的著名蛋白质对于创建 iPS 细胞（可形成身体组织的诱导多能干细胞）至关重要。
“不久前，我在研究鸡作为模型，研究眼睛的晶状体是如何形成的。当时，我发现Sox是一种转录因子，它打开了使细胞成为眼睛晶状体的开关。我了解到Sox起到了开关的作用。然后我想知道Sox可能还发挥什么其他作用，所以在我的研究中，我一直专注于阐明这些作用。”
Sox 与晶状体的发育密切相关。这一发现是镰地教授研究生涯的转折点。为了发现Sox在胚胎发育阶段发挥的功能，他一直在使用一种称为击倒，抑制 Sox 功能。
“我发现，当我们敲除 Sox 家族的四个基因并创造出没有它们的斑马鱼胚胎时，中枢神经系统的发育会出现异常。”
转录因子作用于每个特定基因组，从而创建类似于称为基因调控网络的电子电路的东西。通过解码这些电路，Kamachi 教授正在研究一种更准确的细胞分化机制。
环境因素对胚胎发育的影响
胚胎的发育经历了复杂的过程，基本上遵循基因的指令。然而，人们发现胚胎发育也受到胚胎所处环境的极大影响。就人类而言，众所周知，怀孕母亲服用的药物等化学物质会影响胎儿的发育，但这种影响发生的机制尚未得到很好的解释。
几年前，Kamachi 教授开始了一项新的研究，重点关注环境因素与胚胎发育之间的关系，特别是与基因表达的关系。
“例如，我们知道人类胚胎对酒精非常敏感，但我们仍然不清楚其中的机制。研究发现，即使是低浓度的酒精也会对胎儿产生一定的影响。据说美国大约有1%的婴儿是在酒精影响下出生的。而在日本，甚至还没有收集到这样的统计数据，很多问题可能被忽视了。”
酒精如何影响胚胎发育？ Kamachi 教授正在利用斑马鱼研究酒精影响基因表达并造成损害的过程。
此外，目前存在一个争论，即胎儿在母亲体内时所受到的影响是否在孩子完全长大后仍然没有减弱。最近发现，在某些情况下，被诊断为发育障碍或自闭症的儿童实际上是在胎儿阶段接触酒精的结果。
“酒精和化学物质的作用持续很长时间的机制可能与表观遗传学有关，表观遗传学是一种细胞记忆机制，其中基因表达固定并遗传。表观遗传学的关键被认为是一种称为组蛋白的蛋白质。通过使用斑马鱼的研究，我们发现组蛋白修饰可能会被酒精改变。以这一见解为关键，我想进一步阐明。” Kamachi教授。
化学物质对人类和动物的负面影响是无法估量的，例如由于母亲在怀孕期间摄入酒精而引起的胎儿酒精谱系障碍。 Kamachi 教授希望在这个鲜为人知的领域探索，尽可能减轻化学物质对人类和动物的不良影响。他说他被这个领域所吸引，因为还有很多现象尚未被理解。
“关于生物，还有很多事情我们不知道。一旦有了新的发现，另一个问题就会出现——这非常有趣。”