Nature：從基因到功能，紅細胞全基因組關聯研究

日期：2012-12-06 10:02:03

一項新研究正揭示機體如何生成紅血細胞，以及隨時調控紅細胞中血紅蛋白（haemoglobin）量的機制。利用全基因組分析技術，研究人員將有可能與紅細胞形成相關的遺傳區域數量增加了一倍，隨后的果蠅研究獲得了關于這些區域功能的一些新認識。相關成果發表在《自然》（Nature）雜志上。

血紅蛋白是一種負責從肺臟中捕獲氧氣，并將其輸送給組織的蛋白。它讓紅細胞的顏色變成紅色，每天血液干細胞會生成數以億計的新鮮紅細胞，以替換走到生命周期盡頭的那些細胞。如果新鮮紅細胞生成不足或是它們的生命周期縮短，便會隨之導致貧血發生。新遺傳信息為未來揭示調控紅細胞大小數量和血紅蛋白水平的新生物信號通路與機制，了解貧血的根源奠定了基礎。

研究人員采用全基因組關聯研究鑒別了一些遺傳區域，它們似乎影響了紅細胞的形成以及它們的血紅蛋白含量。

論文的主要作者、倫敦帝國學院John Chambers 博士說：“我們研究了紅細胞6個不同物理參數背后的遺傳影響，這些參數反映了紅細胞的體積、數量以及血紅蛋白的水平。最初的遺傳關聯研究調查了135,367人的基因組，鑒別出了75個直接影響紅細胞這些不同性狀的遺傳區域。超過一半（43個遺傳區域）是新的研究發現。”

利用計算生物學方法，研究小組仔細檢測了這75個遺傳區域，以及位于這些區域附近的3000個負責蛋白質生成的基因。他們將該列表中121個“候選”基因或有可能調控紅細胞某一性狀的基因優先排序，利用來自公共數據模式系統的信息以及新生成的果蠅數據調查了它們的功能。

論文的主要作者、劍橋大學及英國國家醫療服務系統血液和移植協會（NHS Blood and Transplant）Willem Ouwehand教授說：“我們的工作展示了如何利用果蠅和小鼠等模式系統提供關于人類遺傳學的見解。我們搜索了一個小鼠基因組數據庫，發現我們的121個候選基因中有29個與小鼠的紅細胞形成相關聯。

“過往的研究揭示：當這些基因的功能關閉之時，小鼠常常會發生紅細胞數量減少以及貧血。小鼠中獲得的這些研究發現表明，余下的這些當前還一無所知的候選基因極有可能是人類紅細胞形成重要的調控子。”

為了更進一步的研究，隨后研究小組在果蠅中抑制或是“沉默”了這些候選基因的活性。盡管果蠅沒有紅細胞，它們與人類共有一些導致血液成分形成的基因功能。這些研究證實在人類中控制紅細胞性狀的數組基因，也在果蠅的血細胞形成中起重要作用。

論文的主要作者、Wellcome Trust Sanger 研究所Nicole Soranzo 博士說：“這些結果支持了以下的觀點：即遺傳關聯研究確定的數組基因在廣泛的物種中進化保守。這非常令人感到興奮，因為它意味著我們可以通過研究模式生物，獲得有關人類健康的遺傳和生物學信號通路的新認識。”

“雖然我們鑒別的大多數基因的基本機制還有待闡明，我們的研究工作為未來在實驗室展開研究，生成臨床用血細胞打開了多扇大門，并有可能提供一些新的見解，促使改善遺傳性貧血患者的治療。”