1999 m. rugsėjo 16 d. – Žmogaus kūnas yra simetriškas. Pavyzdžiui, jei kūnas būtų padalintas į dvi dalis, kiekviena pusė turėtų vieną ranką ir koją. Tačiau pažvelgus į vidaus organus matyti, kad visame kūne nėra tobulos simetrijos. Širdis ir blužnis paprastai yra kairėje pusėje, o kepenys ir tulžies pūslė yra dešinėje. Be to, patys organai yra asimetriški.
Supratimas, kaip genai kontroliuoja organų formą ir erdvinę orientaciją, yra vienas iš vystymosi biologų tikslų. Pelės, kaip ir kitų stuburinių gyvūnų, ląstelės pradeda gauti ir reaguoti į nurodymus apie savo padėties likimą ankstyviausiuose vystymosi etapuose, kai embrionas yra šiek tiek panašus į plokščią ląstelių lapą. Visų pirma du b altymai, vadinami Nodal ir Pitx2, daugiausia gaminami kairėje pelės embriono pusėje, ir atrodo, kad jie nukreipia organų augimą taip, kad būtų tinkamai „kairėje pusėje“. Suprasdami, kaip šie du b altymai sąveikauja, mokslininkai gali daug geriau suprasti, kaip organai skirstomi į kairę ir dešinę.
Bandydami atskleisti genetinę programą, kuri nustato orientaciją į kairę/dešinę, Howardo Hugheso medicinos instituto (HHMI) tyrėjas Michaelas Rosenfeldas ir kolegos iš Kalifornijos universiteto San Diego ir Salko instituto sukūrė išmuštas peles, kurioms trūko. Pitx2 genas. Pelės turėjo daug vystymosi sutrikimų, įskaitant netinkamą širdies ir plaučių padėtį.
Žmonės, turintys vieną sugedusią Pitx2 geno kopiją, turi problemų, vadinamų Riegerio sindromu, žvaigždyną, kurio požymiai yra netaisyklingos formos akys, dantų augimo trūkumas, kaukolės veido deformacijos ir, rečiau, augimo hormono gamybos problemos..
Rosenfeldo komanda nustatė, kad Pitx2 išmuštų pelių dantys ir hipofizės, augimo hormono š altinis, auga netinkamai. "Ląstelių dauginimasis sustoja. Nepavyko pasiekti pirminio organo tapatumo nustatymo", - sakė Rosenfeldas.
Apibendrindamas šių tyrimų rezultatus, paskelbtus 1999 m. rugsėjo 16 d. žurnalo Nature numeryje, Rosenfeldas sakė: „darbas rodo, kad organų orientacijos į kairę/dešinę kontrolė yra sudėtingesnė nei mes manėme."
Tyrėjai žinojo, kad Nodal yra signalą nešantis b altymas, o Pitx2 yra transkripcijos faktorius – b altymas, kuris įjungia kitus genus. Kai tik Nodal signalas ateina, jis skatina Pitx2 padėti įgyvendinti jo direktyvas. Rosenfeldas teigia, kad viena iš dabartinio tyrimo problemų, kurią galima patikrinti, buvo nustatyti, ar „Pitx2“įgyvendina visą „Nodal“programą, ar „Nodal“veikia per papildomus taikinius“.
Ankstesnių eksperimentų, kuriais buvo bandoma išsiaiškinti Nodal ir Pitx2 funkcijas, rezultatai buvo intriguojantys, tačiau aiškaus atsakymo nepateikė. Pavyzdžiui, kai mokslininkai prie dešinės pelės embriono pusės pridėjo Nodal arba Pitx2, dešinioji pusė išsivystė kaip veidrodinis kairės pusės vaizdas. Kituose eksperimentuose mokslininkai prie embrionų pridėjo papildomų Nodal arba Pitx2, kad išsiaiškintų, jog šie du b altymai turi panašų poveikį. Ir išmušus vien Nodal geną, atsirado arba veidrodinis vaizdas, arba atsitiktinė kelių organų organizacija.
Atsižvelgdamas į šiuos rezultatus, Rosenfeldas sako, kad jis tikėjosi, kad Pitx2 išmušimas sukels tokius pat organų sutrikimus, apie kuriuos pranešė mokslininkai, atlikę Nodalo išmušimo eksperimentus.
Tikrasis rezultatas buvo prieštaringas, tačiau atrodo, kad Pitx2 yra labai svarbus nustatant „plaučių kairę“, sako Rosenfeldas ir jo kolegos. Be Pitx2, abi išmuštų pelių plaučių pusės atrodė kaip dešinė normalių plaučių pusė. Kairioji normalios poros plaučių pusė paprastai yra mažesnė, kad atitiktų širdies padėtį.
Širdies orientacijos tyrimai su Pitx2 išmuštomis pelėmis pasirodė ne tokie įtikinami. Pitx2 išmuštų pelių širdis buvo dešinėje kūno pusėje, o ne įprastoje vietoje kairėje pusėje. Tačiau nepaisant netinkamos vietos, širdies kilpos kryptis buvo normali.
„Kiekvienas galėjo nuspėti, kad rezultatas bus toks pat kaip pašalinus Nodalą“, – sakė Rosenfeldas. "Tačiau dabar mes žinome, kad šis vienintelis transkripcijos faktorius kelyje neatspindi visos kairės / dešinės asimetrijos."
Rosenfeldas dabar ieško kitų transkripcijos faktorių, kurie reaguoja į mazgo signalus. Šie transkripcijos veiksniai gali būti susiję su būkle, vadinama situs invertus, kuri paveikia maždaug 1 iš 10 000 žmonių ir sukelia vidinių organų veidrodinį vaizdą. Daugeliu atvejų sutrikimas neturi neigiamų pasekmių, nors gali būti susijęs su širdies sutrikimais.
Rosenfeldas taip pat tikisi pradėti identifikuoti genus, kuriuos įjungia Pitx2, kai auga organai. Tikėtina, kad tokie genai suteiks papildomos įžvalgos, kaip suprasti kairiojo ir dešiniojo apsisprendimą.
