การศึกษาด้วยเมาส์เผยเซ็นเซอร์กลไกที่ช่วยควบคุมการหายใจ
นักวิทยาศาสตร์ที่กำลังตรวจสอบสิ่งที่ทำให้ปอดไม่ให้พองเกินสามารถหยุดหายใจได้ 20รับ100 การทดลองในหนูทดลองได้ระบุโปรตีนที่สัมผัสได้เมื่อปอดเต็มไปด้วยอากาศ โปรตีนนี้ช่วยควบคุมการหายใจในหนูที่โตเต็มวัยและทำให้หนูแรกเกิดหายใจได้ นักวิจัยรายงานออนไลน์ในวันที่ 21 ธันวาคมในNature
หากโปรตีนมีบทบาทคล้ายคลึงกันในมนุษย์ และผลการศึกษาบางชิ้นแนะนำว่าเป็นเช่นนั้น การสำรวจกิจกรรมของโปรตีนสามารถช่วยอธิบายความผิดปกติต่างๆ เช่น ภาวะหยุดหายใจขณะหลับหรือโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง
Shabih Hasan นักประสาทวิทยาทารกแรกเกิดจากมหาวิทยาลัย Calgary ในแคนาดา ผู้เชี่ยวชาญด้านการหายใจผิดปกติในทารกแรกเกิดกล่าวว่า “สิ่งเหล่านี้ทำได้ดีมาก เป็นการศึกษาที่สง่างามมาก” นักวิจัยทราบดีว่าเสียงสะท้อนกลับระหว่างปอดกับสมองช่วยให้หายใจเป็นปกติ แต่ “งานวิจัยชิ้นนี้ทำให้เราเข้าใจในระดับเซลล์” Hasan กล่าว “มันเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ”
โปรตีนที่เรียกว่า Piezo2 สร้างช่องในเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทในปอด เมื่อปอดยืดออกไป ช่องสัญญาณ Piezo2 จะตรวจจับความผิดเพี้ยนที่เกิดจากแรงทางกลของการหายใจและสปริงเปิดออก กระตุ้นให้เส้นประสาทส่งสัญญาณ
นำโดยนักประสาทวิทยา Ardem Patapoutian นักวิจัยค้นพบว่าช่องสัญญาณส่งสัญญาณไปตามเส้นทางที่แตกต่างกันสามเส้นทาง หนูพันธุ์ขาด Piezo2 ในกลุ่มเซลล์ประสาทที่ส่งข้อความไปยังไขสันหลังมีปัญหาในการหายใจและเสียชีวิตภายใน 24 ชั่วโมง ในทำนองเดียวกัน หนูแรกเกิดขาดช่อง Piezo2 ในเส้นประสาทที่สื่อสารกับก้านสมองผ่านโครงสร้างที่เรียกว่าปมประสาทคอก็ตายเช่นกัน
หนูที่ไม่มี Piezo2 ในปมประสาท nodose ซึ่งเป็นโครงสร้างที่เชื่อมโยงกับก้านสมองนั้นมีชีวิตอยู่จนถึงวัยผู้ใหญ่ แต่การหายใจของพวกมันผิดปกติและกลไกความปลอดภัยที่สำคัญในปอดของหนูเหล่านี้ไม่ได้ผล เรียกว่ารีเฟล็กซ์ Hering-Breuer ซึ่งจะเริ่มทำงานเมื่อปอดตกอยู่ในอันตรายจากการพองตัวมากเกินไป เมื่อทำงานอย่างถูกต้อง สัญญาณของ Piezo2 จะป้องกันภาวะเงินเฟ้อเกินที่อาจเป็นอันตรายได้โดยการหยุดหายใจชั่วคราว การหยุดหายใจนี้อาจเป็นอันตรายในกรณีอื่นๆ แต่ป้องกันความเสียหายได้ในกรณีนี้
“การหายใจเป็นกระบวนการทางกล”
Patapoutian นักวิจัยจากสถาบัน Howard Hughes Medical Institute จากสถาบันวิจัย Scripps ในลาจอลลา รัฐแคลิฟอร์เนีย กล่าว “โดยสัญชาตญาณ คุณสามารถจินตนาการได้ว่าเซ็นเซอร์การยืดของปอดอาจมีบทบาทสำคัญในการควบคุมรูปแบบการหายใจ อย่างไรก็ตาม น่าประหลาดใจที่ไม่มีหลักฐานที่แน่ชัดสำหรับกลไกการตอบรับดังกล่าว”
งานก่อนหน้าในหนูโดย Patapoutian และเพื่อนร่วมงานพบว่าช่องสัญญาณ Piezo2 มีบทบาทสำคัญในการสัมผัส ช่องทางนี้ยังทำงานในการรับรู้ความรู้สึกว่าส่วนต่างๆของร่างกายมีความสัมพันธ์กันอย่างไร Patapoutian และเพื่อนร่วมงานรายงานเมื่อปีที่แล้ว
ผลการศึกษาล่าสุด 2 ชิ้นโดยทีมวิจัยต่างๆ พบว่าผู้ที่มีการกลายพันธุ์ในยีน Piezo2 มีปัญหาเรื่องการสัมผัส การรับรู้และการหายใจ แม้ว่าจะมีขนาดเล็ก แต่การศึกษาชี้ให้เห็นว่าการตรวจสอบ Piezo2 ในคนสามารถให้ความกระจ่างเกี่ยวกับความผิดปกติของการหายใจหรือปัญหาอื่นๆ ช่องโปรตีนอาจมีบทบาทในการรับรู้ถึง “ความอิ่ม” ของกระเพาะอาหารและกระเพาะปัสสาวะ และบางทีอาจเป็นกระบวนการทางกลอื่นๆ เช่น การควบคุมอัตราการเต้นของหัวใจ Patapoutian กล่าว
การตรวจสอบ Piezo2 ยังช่วยอธิบายว่าปอดของทารกแรกเกิดเปลี่ยนจากการเติมของเหลวไปเป็นอากาศหายใจได้อย่างไร นักประสาทวิทยา Christo Goridis จากÉcole des Neurosciences Paris กล่าว
นักวิจัยนำโดย Shoukhrat Mitalipov นักชีววิทยาด้านการสืบพันธุ์และพัฒนาการที่ Oregon Health & Science University ในบีเวอร์ตัน ก่อนหน้านี้ได้แสดงให้เห็นว่าเทคนิคนี้ใช้ได้กับลิงจำพวกลิงชนิดหนึ่ง ตอนนี้ทีมได้ประสบความสำเร็จในการถ่ายโอนนิวเคลียสของไข่มนุษย์ที่ไม่ได้รับการปฏิสนธิไปยังไข่ผู้บริจาค จากนั้นให้ปุ๋ยไข่เหล่านั้นเพื่อสร้างตัวอ่อนที่ผลิตเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน ทีมรายงานออนไลน์วันที่ 24 ตุลาคมในNature หากไม่มีการย้ายตัวอ่อนไปเป็นสตรีเพื่อเติบโตเป็นทารก การผลิตสเต็มเซลล์เป็นสัญญาณที่ชัดเจนว่าตัวอ่อนเป็นปกติ
การดำเนินการตามขั้นตอนการถ่ายโอนในสหรัฐอเมริกาสำหรับสตรีที่มีไมโตคอนเดรียผิดพลาด และการฝังตัวที่เป็นผลลัพธ์ในครรภ์ จะต้องได้รับการอนุมัติจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของรัฐบาลกลาง ซึ่งดูแลการทดลองทางคลินิกที่เกี่ยวข้องกับการบำบัดด้วยยีน
โจเซฟีน จอห์นสตัน นักวิชาการด้านการวิจัยที่ศูนย์เฮสติ้งส์ องค์กรในแกร์ริสัน รัฐนิวยอร์ก กล่าวว่า แม้ว่าการบำบัดด้วยการทดลองจะต้องย้ายนิวเคลียสไปเป็นไข่ เช่นเดียวกับการโคลนนิ่งของมนุษย์ แต่ก็ไม่ได้ทำให้เกิดข้อกังวลด้านจริยธรรมเช่นเดียวกับการโคลนนิ่งของมนุษย์ ตรวจสอบจริยธรรมของการวิจัยทางชีววิทยา “สำหรับผม มันไม่ใช่การโคลนนิ่งของมนุษย์” จอห์นสตันกล่าว “ไม่ใช่การสร้างบุคคลที่มีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกับบุคคลที่มีอยู่” 20รับ100
