通过电子显微镜,它们可能看起来像沙丘上的巨型沙虫,但秀丽隐杆线虫线虫只有1毫米长。线虫的身体上覆盖着一层称为顶端细胞外基质的层。类似的基质保护着我们身体的每一个表面,从里到外。

科学家解释了基质中的故障

任何试图进入秀丽隐杆线虫或人体的东西——细菌、病毒、药物,甚至味道和气味——都必须首先穿过基质。

通过研究这些蠕虫,哈佛医学院遗传学家马克斯·海曼实验室的科学家们刚刚增加了关于基质如何组织的越来越多的知识。

在蠕虫中,基质中的微小开口(照片中的箭头)允许味蕾状感觉细胞伸出到环境中。海曼的实验室重点研究了一组仅在成年雄性身上形成的开口(在蠕虫上用红色圈出)。

海曼的团队发现,单个神经胶质细胞(神经系统中的一种细胞)中的基因开关负责重组基质以形成微小的开口。

海曼说,这一发现丰富了越来越多的知识,表明基质不是“像粘液那样的同质粘稠物”,而是具有离散的结构特征,这些特征在生物体发育过程中会发生变化,并取决于产生它的细胞类型。它还提供了关于不同细胞类型如何操纵基质来控制进出其环境的第一批线索之一。

这一发现还提供了关于设计药物或工程组织通过改变身体不同部位的基质结构来治疗疾病的可能性的线索——控制什么可以进入,例如治疗,以及什么不能进入,例如细菌和病毒。

事实上,研究人员发现,重要的甚至不是线虫的性别,而是神经胶质细胞本身的性别。通过使用遗传技巧来改变神经胶质细胞“认为”的性别,他们可以阻止雄性蠕虫中形成基质开口,或导致异性蠕虫中出现开口。

在此过程中,他们发现了一些最早区分性别神经胶质细胞的基因。海曼和团队希望他们的发现能够帮助研究人员更好地了解神经胶质细胞功能障碍如何导致人类疾病(例如自闭症、抑郁症和阿尔茨海默病)的性别差异。