综述：秀丽隐杆线虫：研究纤毛生物学的优雅实验系统

这篇综述系统阐述了秀丽隐杆线虫（C. elegans）作为纤毛（cilia）研究的模式生物优势，重点解析了其纤毛结构多样性、基体（basal body）组装机制、纤毛蛋白运输（IFT）途径、细胞外囊泡（EVs）分泌功能，以及神经胶质细胞互作等前沿发现。文章特别强调了该模型在揭示人类纤毛病（ciliopathies）分子机制中的转化价值，并展示了CRISPR-Cas9基因编辑、活体成像等先进技术工具的应用前景。

　　

秀丽隐杆线虫纤毛的结构多样性

成年雌雄同体线虫具有62个纤毛化感觉神经元，雄性个体额外拥有48个与交配行为相关的纤毛神经元。这些非运动性初级纤毛（primary cilia）均起源于树突末端，其形态呈现显著差异：化学感受神经元AWA/AWB具有"翼状"纤毛，机械感受神经元则形成"通道型"纤毛。最复杂的纤毛结构出现在头部双侧双孔器（amphid）感觉器官，其中AWC神经元纤毛呈现树状分支，而ASH神经元纤毛则形成独特的微管双联体缺失区（MTD）。

基体结构与纤毛组装启动

胚胎发育晚期启动的纤毛发生过程显示，基体（basal body）由中心粒转化而来，其远端通过过渡纤维（transition fibers）锚定纤毛膜。研究发现保守的CEP290/CC2D2A复合体构成纤毛门控系统（ciliary gate），而Kinesin-2驱动蛋白介导的微管滑动是纤毛轴丝（axoneme）延伸的关键动力。值得注意的是，线虫纤毛缺乏典型的三联体微管结构，这种简化模型为研究核心组装机制提供了便利。

纤毛蛋白的精密运输调控

纤毛信号传导依赖于严格的区室化运输系统。鞭毛内运输（IFT）机制通过Kinesin-2/OSM-3驱动蛋白复合体实现正向运输，而细胞质动力蛋白（dynein）负责逆向运输。GPCRs受体如STR-1呈现动态的纤毛膜分布模式，其定位受RAB-8小G蛋白和ARL-13效应蛋白调控。研究还发现过渡区（transition zone）的NPHP模块蛋白构成分子筛，选择性过滤进入纤毛的蛋白质。

细胞外囊泡的新型分泌功能

突破性研究发现纤毛可分泌携带信号分子的细胞外囊泡（EVs）。雄性线虫通过纤毛基部释放EVs传递性信息素，而雌雄同体个体则从纤毛尖端释放含DAF-7/TGF-β的囊泡调节环境感知。这些EVs的形成依赖ESCRT-III膜分裂复合体和ALG-5/ALIX支架蛋白，为研究细胞间通讯提供了新视角。

双向纤毛-胶质细胞互作

约80%的纤毛神经元与胶质细胞形成功能单元。双孔器鞘（AmSh）胶质细胞通过分泌FGF样配体维持AWC纤毛形态，而URX氧感受神经元纤毛的通道型结构稳定性则依赖相邻胶质细胞表达的ZIP-7锌转运蛋白。这种互作关系的破坏会导致化学趋向性行为异常，模拟了人类纤毛病的感觉功能障碍表型。

经典与前沿研究方法

线虫工具箱包括：神经元特异性CRISPR-Cas⁹敲除系统、基于HaloTag的活体蛋白质追踪技术、超分辨率显微镜（SIM）下的纤毛三维重构等。特别值得注意的是温度敏感型DYF-7突变体的应用，可在特定发育阶段诱导纤毛可逆性解聚，为研究纤毛动态调控提供时空精确操控手段。

未来展望

尽管线虫模型已阐明众多保守机制，关于纤毛机械信号转导、EVs货物分选等过程仍存在知识空白。新兴的微流控行为分析平台与单细胞转录组技术相结合，有望在纤毛感觉编码机制研究领域取得突破。这些进展将持续推动对人类纤毛病如巴德-毕氏综合征（BBS）和肾消耗病（NPH）的治疗策略开发。