新的人類基因圖譜包含了老年痴獃症和癌症的線索
阿爾茨海默病可能與免疫系統有關，研究人員可能已經找到瞭如何在診斷之前確定癌症擴散的來源。這些僅僅是今天發表在《自然》雜誌上的一系列研究報告中的一些發現，這些研究詳細描述了人類基因中大部分未被對映的部分，並可能導致從高血壓到關節炎和癌症等各種疾病的新療法。
發生在100多種細胞型別中的表觀遺傳過程
一個基因是否在你的身體中表達是兩層生物學的產物：基因組和表觀基因組。基因組是包含在DNA中的基因的集合；這些在體內的細胞中或多或少是相同的。另一方面，表觀基因組是遺傳學的紅綠燈；它提供了各種各樣的訊號來控制一個基因在一種細胞中是否活躍，所以它的變化更大。與基因組不同的是，人類的表觀基因組還沒有被科學家完全繪製出來。然而，路標表觀基因組學專案今天在《自然》雜誌上公佈的研究結果使我們更接近這一目標，因為它們描述了發生在100多種不同人類細胞型別中的表觀遺傳過程，並可能導致藥物逆轉調節與疾病相關基因的化學修飾作用。
在第一項研究中，研究人員找出了在58種不同的生物學特性中，哪種型別的細胞基因突變是活躍的。有些發現並不完全出乎意料。例如，與血壓相關的突變在心臟中是活躍的。但研究人員驚訝地發現，與阿爾茨海默病相關的突變在免疫細胞和神經元中都很活躍。麻省理工學院的分子生物學家、該研究的合著者曼諾利斯·凱利斯說，如果這一發現在老鼠身上成立，那就意味著與老年痴獃症相關的基因突變會影響免疫系統以及神經過程。
與阿爾茨海默病相關的突變在免疫細胞而不是神經元中是活躍的
阿爾茨海默氏症的發現是老鼠研究的結果，因此它可能並不代表人類患病情況的精確複製品。儘管如此，凱利斯仍然認為他們使用的小鼠阿爾茨海默症模型——麻省理工學院開發的——是一個很好的模型，因為研究人員能夠證明，在小鼠身上開啟和關閉的基因與在患有阿爾茨海默症的人的大腦中看到的基因非常接近。凱利斯說，這是表觀基因組路線圖計劃的後果之一；它提供了一個“阿爾茨海默病小鼠更強大的模型”，這反過來又可能導致新的藥物，針對免疫細胞，“也許”有助於阿爾茨海默病的發病傾向。
凱利斯說：“還有大量的工作要做——別誤會，藥物開發需要很多年——但新的方向是有希望的。”。
第二項研究表明，有時父母一方在基因水平上的影響大於另一方。人們從雙親身上繼承染色體組成雙鏈DNA。但是來自染色體上同一區域的雙親的基因表達水平並不相同。”“在同一基因的表達上，父母中的一方往往支配另一方，”加州大學聖地亞哥分校的細胞生物學家、該研究的合著者Bing Ren說。這一發現“對基礎生物學和遺傳疾病有著深遠的意義”，因為確定某一特定基因的父母佔主導地位，有朝一日可以幫助我們準確地確定一個人患上家族疾病的風險。
癌細胞（Cecil Fox博士/Wikimedia Comm***）
研究人員還開發了一種方法，可以精確定位擴散到身體許多不同部位的癌症**定腫瘤的起源細胞。在某些形式的轉移癌中，這個位置只能是近似的。”華盛頓大學的遺傳學家、這項研究的合著者約翰·斯塔馬託揚諾普洛斯（John Stamatoyannopoulos）說：“大多數情況下，這些患者都是根據經驗進行治療的，換句話說，是基於某些特徵，腫瘤學家可以利用這些特徵來猜測癌症可能是什麼。”通常情況下，患者的結局非常糟糕。”
精確定位特定腫瘤的起源細胞
但是，透過表觀遺傳學的視角觀察癌症早期在體內發生的變化，可能會改變這一點。研究人員發現，與癌症相關的基因突變與引發癌症的細胞型別的表觀遺傳學特徵非常吻合。Stamatoyannopoulos說，這些資訊可以用來確定癌症的來源，準確率“接近90%”。
Stamatoyannopoulos說，這可能會改變對腫瘤的分析，也可能會改變我們對癌症突變的總體理解——突變可能“包含了我們尚未發掘的額外資訊”
還有更多
每項研究中描述的發現都是早期的，需要其他研究小組的驗證。他們應該被視為一個起點，特別是因為他們沒有考慮到老化。Radboud大學的分子生物學家Henrik Stunnenberg在一篇與研究同時發表的自然新聞文章中說，表觀基因組中的某些過程會隨著時間的推移而改變，因此“未來的工作應該嘗試解決表觀基因組和基因組之間不斷變化的關係。”。加州大學的分子生物學家Casey Romanoski和Christopher Glass寫道，即使有這樣的侷限性，“這些論文和相關的資料集為理解細胞和組織之間的關係，以及描繪細胞特定的基因表達程式是如何實現的，提供了前所未有的資源。”，在《自然》雜誌上發表的第二篇新聞文章中，沒有參與這項計劃的聖迭戈。
“前所未有的資源。”
現在這些研究已經發表，凱利斯認為研究人員應該嘗試研究其他型別的細胞。”我們將所有這些地圖作為公共資源免費提供……以幫助指導表觀基因組的研究，”他說。有了更完整的表觀基因組圖譜，研究人員將能夠更好地研究人與人之間的變異。科學家們還將能夠深入研究基因啟用與疾病之間的關係。”正如基因遺傳使我們易患疾病一樣，我們在個體間看到的表觀基因變異也可能與疾病有關。這意味著弄清楚化學變化如何以及在何處作用於基因表達可以幫助我們確定哪些藥物對哪些個體起作用以及為什麼。
研究人員在《自然》雜誌的一篇文章中寫道：“我們希望這張地圖將對科學界和生物醫學界有廣泛的用途”，用於基因調控、進化變異以及人類疾病的研究。然而，與此同時，這些發現很好地證明瞭我們要真正掌握人類遺傳學還需要走多遠。
- 發表於 2021-04-29 01:44
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