根据发表在《自然通讯》上的一项新的西北医学研究，有氧糖酵解是细胞将葡萄糖转化为乳酸的过程，是哺乳动物眼睛发育的关键。

虽然众所周知，视网膜细胞在细胞分化过程中使用乳酸，但这一过程在早期眼睛发育中发挥的确切作用此前尚不清楚。

托马斯·D·斯皮斯淋巴代谢学教授、范伯格心血管和肾脏研究所血管和发育生物学中心主任、资深作者GuillermoOliver博士表示，这些发现进一步加深了该领域对器官发育基础代谢途径的理解研究的。

长期以来，我的实验室一直对发育生物学感兴趣。特别是，表征调节早期眼睛形态发生的分子和细胞步骤。对我们来说，问题是：‘我们脸上这些非凡而关键的感觉器官是如何开始形成的?’”

GuillermoOliver博士，ThomasD.Spies淋巴代谢教授，范伯格心血管和肾脏研究所血管和发育生物学中心主任

奥利弗实验室的博士后研究员、该论文的第一作者NozomuTakata博士最初通过开发胚胎干细胞衍生的眼类器官来解决这个问题，这些类器官是在培养皿中工程化的器官样组织。有趣的是，他观察到早期小鼠眼睛祖细胞表现出较高的糖酵解活性和乳酸产量。研究表明，在培养的类器官中引入糖酵解抑制剂后，正常的视神经泡发育停止，但添加乳酸使类器官恢复正常的眼睛形态发生或发育。

Takata和他的合作者随后使用全基因组转录组和使用RNA和ChIP测序的表观遗传分析将这些类器官与对照进行比较。他们发现，抑制糖酵解并在类器官中添加乳酸可以调节早期眼睛发育所需的某些关键和进化保守基因的表达。

为了验证这些发现，高田删除了Glut1和Ldha，这两种基因已知用于调节小鼠胚胎视网膜发育中的葡萄糖转运和乳酸产生。根据这项研究，这些基因的删除阻止了正常的葡萄糖转运，特别是在眼睛形成区域。

“我们发现糖酵解途径具有不依赖于ATP的作用，”高田说。“乳酸是一种以前被称为废物的代谢物，它确实在眼睛形态发生中发挥着很酷的作用。这确实告诉我们，这种代谢物是器官形态发生，特别是眼睛形态发生的关键参与者。我认为这一发现具有更广泛的影响，其他器官可能也需要，也许再生和疾病也需要。”

在这一发现之后，高田表示，他计划继续利用传统和新兴的发育生物学工具，例如小鼠遗传学和干细胞衍生的类器官，来研究糖酵解途径和代谢在其他器官发育中的作用。

奥利弗说，这些发现还有助于更好地理解代谢物在器官再生和肿瘤发展过程中调节基因表达的直接影响。

“再生和肿瘤发生都涉及发育途径，在某些情况下会出错，或者需要重新激活，”奥利弗说。“对于许多发育过程来说，需要非常严格的转录调控。基因在特定时间开启或关闭，当出现问题时，可能会导致发育缺陷或促进肿瘤发生。现在我们知道有特定的代谢物负责正常或异常的基因调控，这可以拓宽我们对治疗方法的思考。”Feinberg教授的其他共同作者包括AliShilatifard博士、RobertFrancisFurchgott教授兼生物化学和分子遗传学主席、辛普森奎里表观遗传学研究所所长AlexanderMisharin医学博士、博士、