Wissenschaftler entdecken ein Gen, das eine entscheidende Rolle bei der Embryonalentwicklung spielt

Eine neue Studie, die von einem Cedars-Sinai-Forscher gemeinsam geleitet wurde, hat ein Gen identifiziert, das eine wichtige Rolle in einem biologischen Weg spielt, der an der Embryonalentwicklung beteiligt ist. Die Auswirkungen des Gens auf zellulärer Ebene könnten erklären, warum einige Babys mit körperlichen Anomalien geboren werden und warum manche Erwachsene Krankheiten wie Krebs entwickeln. Die Ergebnisse sind veröffentlicht in Naturkommunikation.

Menschliche Embryonen entwickeln sich durch viele komplexe zelluläre Prozesse. Als „Signalwege“ bekannte chemische Reaktionen aktivieren Moleküle in einer Zelle, um ihre Funktionen zu steuern. Für diese Studie wollten die Forscher den sogenannten Hedgehog-Signalweg besser verstehen, der das Wachstum des menschlichen Embryos reguliert, aber auch im Erwachsenenalter aktiv ist. Sie entdeckten, dass ein Gen, Cnpy4, die Fähigkeit einer Zelle beeinflussen kann, den Hedgehog-Signalweg auszuführen.

„Es gibt eine Handvoll Signalwege, die kritische Regulatoren aller biologischen Prozesse sind, die während der Entwicklung ablaufen und auch an Krankheiten beteiligt sind, also wollen wir verstehen, wie diese Wege funktionieren“, sagte Ophir Klein, MD, Ph.D., co -Seniorautor der Studie und Geschäftsführer von Cedars-Sinai Guerin Children’s. „Was wir hier identifiziert haben, ist ein Gen, das ein sehr wichtiger Modulator des kritischen Hedgehog-Signalwegs ist.“

Die Forscher beobachteten, dass Embryonen von Labormäusen mit einer Mutation im Cnpy4-Gen mit Polydaktylie geboren wurden, einem Geburtsfehler mit zusätzlichen Fingern oder Zehen. Einige der Mäuse hatten auch Anomalien in ihren Stacheln und Rippen. Frühere Studien haben gezeigt, dass Veränderungen des Hedgehog-Signalwegs diese angeborenen Missbildungen verursachen können.

Das Team entdeckte, dass das Cnpy4-Gen die Lipidspiegel auf der Zellmembran oder dem Bereich beeinflusst, der das Innere der Zelle von ihrer äußeren Umgebung trennt. Die Veränderungen der Lipidspiegel wirken sich auf ein wichtiges Protein namens Smoothened aus, das ein wichtiger Bestandteil des Hedgehog-Signalwegs ist. Mäuse, denen Cnpy4 fehlte, hatten erhöhte Spiegel an zugänglichem Cholesterin auf ihren Zellmembranen, was dazu führte, dass Smoothened stärker signalisierte. Dies führte zu einer Überaktivität des Signalwegs und zur unkontrollierten Bildung neuer Zellen.

„Dieser Weg ist einer von wenigen, die für die menschliche Entwicklung von zentraler Bedeutung sind“, sagte Klein, Inhaberin des David and Meredith Kaplan Distinguished Chair in Children’s Health bei Cedars-Sinai. „Und da bei verschiedenen Erkrankungen dieselben Signalwege betroffen sind, glauben wir, dass sie ein Ziel für Therapien gegen Krebs sein könnten, von denen wir wissen, dass sie mit der Hedgehog-Signalübertragung zusammenhängen.“

Klein sagte, dass die Entwicklung von Medikamenten, die die Funktion des Cnpy4-Gens beeinflussen, potenzielle neue Behandlungsoptionen für Krankheiten, einschließlich Krebs, bieten könnte.