一项新的研究报告了基因网络如何指导小鼠气管和食道的发育。

结果为发育过程中存在的基因提供了新的见识，这些基因能够形成气管和食管，分别更通常称为气管和食物管。这可以帮助科学家了解导致两种结构不能完全分开的先天缺陷的原因，从而导致进食和呼吸困难。这一发现还可以帮助科学家有一天在实验室中生长食道或气管组织，以治疗这种先天缺陷或疾病，例如可能破坏这些组织的癌症。

在产前发育期间，胚胎中的干细胞管会同时产生食道和气管的细胞。这些细胞变得不同，最终两个结构分离。先前的研究表明，一对称为NKX2.1和SOX2的主基因调控子可以控制这一过程，但是尚不清楚这些调控子激活了哪些基因，或者是否还涉及其他调控子。

该大学的发育与干细胞生物学专业毕业生Akela Kuwahara说：“我们想确定所有将气管与食道区分开的基因，并研究NKX2.1和SOX2如何影响这些器官的发育。”美国加利福尼亚州旧金山市(UCSF)。

为此，Kuwahara和由UCSF细胞与组织生物学系副教授Jeffrey Bush领导的一组研究人员使用单细胞RNA测序来比较正在发育的食道和食道细胞中打开的所有基因。小鼠气管。他们的结果表明，在两个器官的早期发育过程中，打开了两组非常不同的基因。

接下来，他们比较了处于发育中的小鼠的食道和气管中打开了哪些基因，将具有功能性NKX2.1基因的动物与没有功能性NKX2.1基因的动物进行了比较。在缺少NKX2.1的小鼠中，这两个组织发育所需的大多数基因仍处于开启状态。但是，这些动物中有几个重要的基因不同，例如包括生长支持气管的软骨或将食物向下移动到食管的平滑肌所需的那些基因。

Kuwahara解释说：“这表明NKX2.1并不是所有与气管发育有关的基因的主要调控因子，而是仅调控少数重要基因。”“我们的结果揭示了对小鼠气管和食道发育至关重要的多个新基因，但我们现在需要确定这些相同的基因是否参与了人类这些器官的发育。”

高级作者杰弗里·布什说：“更多地了解这些基因，以及它们在人类中是否扮演相似的角色，是了解出生时气管和食道缺陷如何发生的关键。”“从长远来看，这种见识可以帮助我们发现从干细胞中生长新组织的方法，以帮助克服这些缺陷。”