Nature新論文再次證實“垃圾”DNA的重要性

日期：2014-10-30 09:28:22

來自加州大學舊金山分校，麻省哈佛Broad研究院，以及耶魯大學醫學院的研究人員研發出了一種新型運算工具，能深入挖掘已有DNA數據庫資料。利用這一方法，他們發現了某些DNA突變如何通過遺傳傳遞疾病的。

這一研究成果公布在10月29日Nature雜志上。

文章通訊作者，加州大學舊金山分校Sandler研究院的Alex Marson博士表示，“再一次，研究人員發現了所謂‘垃圾’DNA序列的新意義，這些看似隨機分布的短DNA序列實際上對于人類生理學具有重要意義。”

這一研究發現也指出了自身免疫性疾病背后的復雜遺傳起源，這將有助于更好的診斷自身免疫性疾病，并最終實現治療方法的創新。

研究人員分析了39組大規模全基因組關聯研究（GWAS）所得的數據，近年來不少科學家們都進行了GWAS研究，這種研究方法主要是通過上千個樣品分析，識別人類基因中與常見疾病患病風險有關的遺傳突變。但是迄今為止，GWAS研究數據很難指向突變蛋白，因為在這大片的DNA序列中的蛋白編碼基因突變，很少能與研究的疾病聯系在一起。

相反，GWAS研究發現的遺傳風險，常常與不是基因中的DNA突變有關。這種遺傳風險的特性與目前科學家們了解的截然不同，因此更加證實了此前希望通過大規模人類遺傳突變研究就能促進臨床應用的想法并不妥當。

在這項新研究中，研究人員發現不同自身免疫性疾病中的特殊遺傳突變，會以特殊的方式改變基因激活的模式，影響自身免疫系統的功能。盡管遺傳突變并沒有發生在基因內，但這種影響是事實。

為了驗證這一觀點，研究人員研發出了一種軟件，然后利用新一代測序技術分析特殊免疫細胞中的表觀遺傳特性，這些免疫細胞中的基因活性受到影響，但受影響基因本身的DNA序列并沒有發生改變。

研究人員發現大部分與自身免疫性疾病有關的關鍵DNA變化，都發生在一種稱為“增強子”的區域內。通過描繪這些免疫細胞中的增強子圖譜，研究人員追蹤了GWAS研究中基因活性改變的模式，結果他們發現了基因組中的活性模式，以及與自身免疫性疾病有關的細胞類型。

許多自身免疫性疾病都與輔助性T細胞有關，作者認為遺傳變異可能改變了這些關鍵免疫細胞對其周圍環境中增加自身免疫力的刺激的反應。

此外，這項研究還建立了多發性硬化（MS）發病病因與免疫系統之間的關聯，研究人員指出，這種關聯并不是與神經細胞有關的遺傳突變，MS的發生，免疫系統是首要原因。

而且這項最新發現一方面將特殊遺傳突變與調控基因活性的細胞環路聯系在了一起，另一方面也改變了特殊免疫細胞類型的生理特性，這種方法將能幫助醫學研究人員更精確的靶向自身免疫疾病中的免疫治療干預措施。

加州大學舊金山分校的研究人員計劃再深入探索，分析這些新發現的增強子DNA突變如何影響細胞，以及其致病作用是否能通過DNA編輯技術，如CRISPR進行修訂。