Piezo1：细胞的“力学传感器”，从基础研究到疾病治疗的革命性靶点

诺奖得主的选择：纹在手臂上的 Piezo1

2024年，诺贝尔奖得主 Ardem Patapoutian 将 Piezo1 离子通道的三维结构纹在了自己的手臂上，这一举动巧妙地展示了科学与艺术的融合。当他屈臂时，皮肤的拉伸会改变纹身图案的形态，这正完美地模拟了 Piezo1 在细胞膜中被机械力激活时的构象变化。这个独特的“人体实验”不仅致敬了伟大的科学发现，也让深奥的分子机制变得直观易懂。

图片1：Ardem Patapoutian及其右臂的 Piezo1 纹身（图片来源于参考文献[1]）

Piezo1 的发现：揭开细胞“触觉”的奥秘

长期以来，科学家们一直对细胞如何感知和响应物理力（如压力、触摸和血流）感到好奇。2010年，Patapoutian 团队通过创新的功能筛选策略，结合显微操作、电生理记录和 RNA 干扰技术，成功鉴定出了 Piezo1。这一发现革命性地揭示了细胞将机械刺激转化为生物信号的核心分子机制，Piezo1 也因此被誉为细胞的“力学传感器”。

Piezo1 的分子机制：从结构到功能的精妙设计

Piezo1 是一种同源三聚体膜蛋白，由三个相同的亚基构成。当细胞膜受到压力、拉伸或剪切力时，Piezo1 的构象会发生改变，形成一个允许钙离子（Ca²⁺）内流的通道。钙离子的涌入将机械力信号转化为细胞内的电信号和生物化学反应，这一过程被称为 机械转导。这个机制使得细胞能够“感知”到血流的冲刷、“察觉”到组织的牵拉，并在各种生理活动中发挥关键作用。

图片2：Piezo1 蛋白的侧视图、俯视图以及被膜拉伸激活的机制图（图片来源于参考文献[2]）

Piezo1 的医学意义：从罕见病到常见病的广泛影响

由于其在机械转导中的核心地位，Piezo1 的功能异常与多种人类疾病密切相关。在 骨关节炎 中，软骨细胞在异常压力下过度激活 Piezo1，从而引发炎症和软骨退变。在 动脉粥样硬化 中，紊乱的血流激活血管内皮细胞的 Piezo1，促进了动脉斑块的形成。此外，研究还发现 Piezo1 在多发性硬化症、镰状细胞病等疾病的病理过程中也扮演着重要角色，使其成为一个极具吸引力的药物研发靶点。

治疗调控与未来展望：靶向 Piezo1 的新策略

Piezo1 的发现为机械转导领域的研究提供了具体的分子实体，推动了科学家们从整合机械信号和化学信号的新视角来理解生理和病理过程。靶向 Piezo1 的激动剂、拮抗剂和调节剂正在被积极开发，以期用于治疗相关疾病。例如，适度激活 Piezo1 能够显著促进细胞外泌体的释放，这为再生医学和药物递送开辟了新的可能性。随着研究的不断深入，一个由基础研究驱动的生物医学新时代正悄然来临。

赛业相关小鼠模型

赛业生物（Cyagen）提供以下与 Piezo1 相关的小鼠模型：

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