Andrea S. Viczian, PhD

基因和遗传网络驱动神经视网膜的形成

发育生物学的一个核心问题是，“神经组织的形成需要哪些基因”?“我的实验室对研究眼睛中脆弱而勤奋的神经组织——视网膜很感兴趣. 我们小组使用两种青蛙(Xenopus laevis) and mouse (Mus musculus来回答这个问题. 通过研究这些非常不同的动物, 我们希望发现进化保守的, 所有生物视网膜形成的基本机制.

尽管经过了数百万年的进化, 青蛙胚胎长出的视网膜与人类的视网膜出奇地相似, 然而，青蛙胚胎是在子宫外发育的. 这使得研究青蛙的眼睛发育比研究人类疾病的哺乳动物模型容易得多, like mouse (see TedX talk). 在使用青蛙胚胎时, 我们发现一组7个转录因子驱动功能性异位眼的形成. 在同一项研究中, 我们发现了一种激活这七种转录因子表达的蛋白(Noggin), and therefore, 可以用来代替他们吗. 在接下来的几年里，我们继续研究与这些转录因子相关的分子和细胞相互作用. 我们发现，由于Noggin的活性(通过抑制BMP和Activin信号通路)，干细胞被引导成神经细胞。, 和T-box转录因子, Tbx3. 胚胎细胞的一部分是神经细胞, 另一个转录因子, Pax6, 在胚胎的前神经边缘变得活跃，并启动了导致眼睛形成的遗传活动的关键临界点. 我们将在小鼠中进一步研究这些因子，以确定它们的功能是否具有进化保守性. 通过研究导致眼睛形成的基因和基因网络, 我们将知道这些转录因子如何发挥作用，以及这些因子的突变如何导致失明. 一旦我们知道致盲疾病的根本原因, 未来的研究将使我们能够确定有针对性的治疗方案.

老鼠长出的视网膜具有多种视网膜细胞类型，在人类视网膜中也发现了这种细胞类型. 因为大多数眼睛的发育都发生在老鼠胎儿时期, 我们开发了一种小鼠胚胎干细胞培养系统，在培养皿中研究早期视网膜发育. In this way, 我们可以挑战我们对子宫内早期事件的假设，并在细胞培养中进行测试.  同时, 我们最近利用转基因小鼠模型来研究我们认为与眼睛形成有关的基因. 我们正在使用转基因老鼠, again, 质疑我们认为正常视网膜形成需要特定的转录因子的观点. 这些研究的结果将有助于更好地理解哺乳动物系统的眼睛发育.

使用这种多管齐下的方法可以让我们从几个方面检查我们的假设. 我们最近的工作取得了令人兴奋的成果，使我们进入了一个新的方向. 我们期待着你加入我们的行列，在科学发现的前沿. 请联系博士. Viczian报道更多细节.