細胞也有“蝴蝶效應”——瞬間發(fā)生的細胞差異改變疾病風險

發(fā)布時間：2019-07-08瀏覽次數(shù)：1003返回列表

“人類基因組早已深入人心并被廣泛研究，但每個人的細胞如何使用基因組卻是一個更復雜的、動態(tài)的，而且還沒有被很好理解的問題。在這項研究中，我們尋找細胞發(fā)育過程中人與人之間的基因差異變化情況，”約翰霍普金斯大學生物醫(yī)學工程副教授、該論文通訊作者之一Alexis Battle說。

Battle說，雖然以前的研究已經(jīng)確定了數(shù)千個表達數(shù)量性狀位點（eQTL），或影響基因表達的DNA區(qū)域，但它們都是依賴在單個時間點收集的數(shù)據(jù)。然而，實際表達的許多差異可能發(fā)生在不同的發(fā)育階段或依賴于不同環(huán)境，導致研究人員可能錯過無法在完全發(fā)育的組織中研究的疾病關聯(lián)。

芝加哥大學遺傳醫(yī)學主任、該研究的另一位通訊作者Yoav Gilad說：“這些關聯(lián)就像流星一樣。它們出現(xiàn)在某一點上，而后在發(fā)育過程中不再出現(xiàn)，但它們可能對成熟組織的表型，甚至對疾病都很重要。除非你在那個特定的時間研究這些特定的細胞類型，否則你永遠不會知道它們的意義。”

為了找到這些轉瞬即逝的聯(lián)xi，研究小組使用了誘導多能干細胞，這是一種幾乎可以成為任何類型細胞的主要干細胞，然后讓它們分化成心肌細胞。

在為期16天的心肌細胞發(fā)育過程中，每天提取一次來自19名志愿者的細胞的RNA樣本。據(jù)Battle所知，這是有史以來科學家們次對多個個體的心肌細胞基因表達進行大規(guī)模的隨時間推移的研究。

通過每天獲取基因表達數(shù)據(jù)，研究人員在細胞既不是新干細胞，也不是完全形成的心肌細胞的中間階段獲得了重要的基因表達信息。

細胞發(fā)育過程中的這些短暫差異也許可以解釋癌癥、心臟病或糖尿病等復雜疾病的風險差異，這些疾病不是由單一基因突變引起的，而是由數(shù)百種基因引起的。這些微小的突變本身不會顯著影響你的整體健康，但它們加在一起會增加患特定疾病的風險。新研究表明，微小的遺傳差異可能會影響基因表達的許多方面。

“為了充分了解遺傳學是如何影響疾病風險的，我們Z終必須考慮所有可能與不同疾病相關的不同細胞類型、發(fā)育時間點和環(huán)境條件。這項研究是朝這個方向邁出的一步，”Battle說。

由于使用干細胞和定點取樣RNA表達的方法仍然是勞動力和資源密集型的操作，因此短時間內它不可能成為一種常用的診斷工具。然而，Battle希望，這種方法可以用來幫助識別影響疾病的基因，并指導設計有效的、有針對性的干預措施。

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