近日發(fā)表在國際著名生命科學(xué)科研資訊雜志《Cell》上的一項(xiàng)研究表明,罕見及常見類型自閉癥譜系障礙(ASD)患者的腦中具有共同的表觀遺傳修飾模式——組蛋白乙?;^68%的ASD患者都出現(xiàn)了這種表觀遺傳改變。這一表觀遺傳模式影響了腦中共同的分子通路,可能是這種精神疾病的多種表現(xiàn)的基礎(chǔ)。
文章共同通訊作者、新加坡基因組研究所的ShyamPrabhakar說,
“我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)ASD患者都存在表觀遺傳改變。盡管引發(fā)自閉癥的主要原因,例如發(fā)育過程中的DNA突變和環(huán)境擾動(dòng),具有極大的異質(zhì)性,但是ASD具有共同的分子改變這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是令人鼓舞的,因?yàn)檫@開拓了設(shè)計(jì)藥物來糾正這些改變的可能性。”
已知有多種不同的遺傳和環(huán)境因素會(huì)引起ASD。
過去很多研究主要關(guān)注蛋白編碼基因中的基因組結(jié)構(gòu)變異或DNA序列變異,但是這些突變是罕見的,而且只與小部分ASD病例相關(guān)。
科學(xué)家們也提出,改變基因活性但是不影響DNA序列的表觀遺傳修飾在ASD中具有重要作用。但很多表觀遺傳研究關(guān)注的是甲基化修飾,忽略了其他可能影響精神疾病相關(guān)基因活性的重要改變。
在這項(xiàng)最新的研究中,Prabhakar和文章共同通訊作者、加利福利亞大學(xué)洛杉磯分校戴衛(wèi)格芬醫(yī)學(xué)院的DanielGeschwind探討了組蛋白乙?;贏SD中的潛在作用。
研究人員將焦點(diǎn)放在一種稱為H3K27ac的乙?;瘶?biāo)記上,因?yàn)镠3K27ac與基因活化相關(guān)。
他們?cè)贏SD患者腦組織(前額葉皮質(zhì)、顳皮質(zhì)和小腦皮質(zhì))樣本和對(duì)照中對(duì)H3K27ac進(jìn)行了全表觀基因組范圍內(nèi)的研究。
研究結(jié)果表明,雖然引起ASD的遺傳和環(huán)境因素非常廣泛,但是超過68%的ASD病例在5000個(gè)基因位點(diǎn)上具有共享的組蛋白乙酰化模式。
通過分析BrainSpan圖譜,研究人員發(fā)現(xiàn),在突觸形成和神經(jīng)細(xì)胞成熟時(shí)期,即人出生后第12個(gè)月左右,發(fā)生的基因活化與ASD患者腦中增加的乙?;哂袕?qiáng)相關(guān)性。
Geschwind說,“這是第一項(xiàng)大規(guī)模分析疾病樣本和對(duì)照樣本大腦中組蛋白乙?;町惖难芯?,也是一系列分析表觀基因組如何被各種疾病干擾的新研究中的一個(gè)。表觀基因組分析能夠幫助我們找到共享的疾病改變。”
為了實(shí)現(xiàn)這一里程碑,研究人員必須克服幾個(gè)障礙。
例如,直到近幾年利用測(cè)序技術(shù)進(jìn)行此類分析才變得足夠便宜;他們還克服困難,建立了強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算流程,組建了一個(gè)具有專業(yè)知識(shí)的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)。
這項(xiàng)研究是近期發(fā)表的多篇國際人類表觀遺傳學(xué)聯(lián)盟(IHEC)論文集中的一項(xiàng),證明了表觀基因組分析的價(jià)值,提供了疾病起源、機(jī)制以及潛在療法的重要見解。
然而,雖然這項(xiàng)研究提供了關(guān)于自閉癥中共有的分子改變的見解,但是研究中并沒有提及,這些修飾是在ASD中起因果作用,還是與其他疾病過程相關(guān),以及它們是如何引起不同癥狀的。
研究者們正在計(jì)劃后續(xù)實(shí)驗(yàn)來分析這些問題。
由于這些表觀基因組異常指向了在ASD患者腦中發(fā)生改變的特定基因和通路,它們中的一些可以被證明是新的藥物靶點(diǎn)。
正如癌癥領(lǐng)域中的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致越來越多的表觀遺傳藥物進(jìn)入市場(chǎng)那樣,表觀遺傳藥物也有可能被用于ASD治療。
Prabhakar說,“目前還沒有專門為ASD批準(zhǔn)的藥物治療,但我們希望類似的研究以及后續(xù)研究,將最終促使新的治療方法的產(chǎn)生。”