南卫理公会大学的研究人员已经确定，一种与触觉有关的基因可能同时也是一种嗅觉基因。这是对一种非常小、透明的线虫的研究得出的结论，这种线虫与人类的神经系统有很多相似之处。
“这种基因此前已被确定为慢性疼痛的潜在治疗靶点。现在我们知道基因也参与嗅觉,它会显示一个治疗的机会或理解嗅觉缺陷,如神秘的嗅觉丧失,许多COVID-19病人报告”。
触觉是人体最重要的感官之一，但我们仍有很多不理解的地方。
科学家们知道，当我们触摸某物时，我们的神经系统将从皮肤上的触觉感受器接收到的机械输入，并将其转换成电信号传递给大脑。这被称为机械感觉，它让大脑告诉我们关于触摸的各种事情，比如我们触摸的物体是热的还是冷的，或者——在玫瑰刺的情况下——是锋利的。
但是，由于人类的神经系统非常复杂，人们对触觉电反应过程中“引擎盖下发生了什么”的确切机制知之甚少。
关于人类的感觉，线虫能告诉我们什么?
科学家们经常研究秀丽隐杆线虫的神经系统，因为它是一种更简单的物种。这种线虫的神经系统中有302个神经细胞，而人类大脑中有数十亿个神经细胞，然而秀丽隐杆线虫中产生这些神经元的许多基因在人类中也有功能对应的基因。
新加坡国立大学的研究团队从已有的知识开始——一种名为mec2的基因对激活秀丽隐杆线虫的触觉神经元至关重要。然而，新加坡管理大学的研究小组发现，激活触摸并不是它的唯一作用。
“除了打开和关闭基因，另一种控制神经元功能的方法是产生一个单一基因的不同版本(但功能相似)，称为异构体。我们寻找不同的神经元，它们含有不同的重要基因的亚型，”诺里斯说。“这让我们得到了这篇论文中概述的基本发现，即单个基因(mec2)的不同亚型能够同时实现机械感觉和嗅觉。”
诺里斯解释说，具体来说，他们了解到负责机械感觉的mec2亚型需要启动一种名为mec8的基因活动。神经元有能力在其内部表达多种基因。那些表达mec8基因的基因会产生mec2的嗅觉异构体。
“meco -8能确保meco -2以机械感觉异构体的形式生成，”他说。
没有它，mec2基因反而会产生线虫气味所必需的异构体，SMU的研究人员利用被称为“深度单细胞测序”的尖端技术发现了这一点。
单细胞测序可以让研究人员观察单个细胞中所有被激活的基因。深度单细胞测序可以让他们看到每个基因的整体，而不仅仅是基因末端的一个小片段，”诺里斯解释说。“总的来说，深度单细胞测序揭示了单个细胞中表达的所有基因和所有这些基因的亚型。
“我们使用这项技术，使我们能够以前所未有的灵敏度确定单个感觉神经元的异构体，直接导致了这些发现，”他说。
这是否会导致一种治疗嗅觉丧失的药物?
现在他们知道了mec2在嗅觉中的作用，诺里斯实验室的下一步是研究一种叫做气孔蛋白的人类基因是否能做到同样的事情。
mec2基因存在于线虫体内，而不是人类。但气孔蛋白是一种由人类产生的基因，已被证明在人类的触觉方面与mec2非常相似。
诺里斯说，如果这也适用于嗅觉，那么目前正在研究的治疗慢性疼痛的类似方法可能也可以用于治疗COVID-19患者的嗅觉丧失。
治疗性药物的工作是通过识别一个在消极的生物效应中起作用的分子靶点。一旦目标被确定，下一步就是找到一种化学钥匙，它可以绑定目标并改变它的行为，这样它就不会产生通常的负面影响。然后就可以用这个化学钥匙制造出治疗药物。在诺里斯团队的研究中，科学家们想知道他们是否有可能改变线虫的mec2基因——最终可能是人类的口腔蛋白——这样他们就可以提高或降低某些感官。
诺里斯说:“临床前试验的想法是通过调节mec2的活性来减轻慢性疼痛，从而在不堵塞感觉通道的情况下降低机械感觉神经元的敏感性。”“通过这样做，或许mec2可以被用作“感官恒温器”，来调节感官活动的高低。”
但诺里斯强调，这个理论需要更多的研究。
到目前为止，在线虫和小鼠身上所做的实验结果是一致的。假设类似的结果也适用于人类是很自然的。”他说。“但这需要证明。”
Journal Reference:
Xiaoyu Liang, Canyon Calovich-Benne, Adam Norris. Sensory neuron transcriptomes reveal complex neuron-specific function and regulation of mec-2/Stomatin splicing. Nucleic Acids Research, 2021; DOI: 10.1093/nar/gkab1134