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细胞发育过程中的流星会影响疾病风险

2019-07-04 08:42:40 • 来源：

在细胞发育期间在不同时间点发生的个体之间基因表达的短暂差异可能对成熟组织和细胞类型中的疾病的最终风险产生影响。

本周在“ 科学”杂志上发表的一项新研究中，芝加哥大学和约翰霍普金斯大学的研究人员分析了人类干细胞中16个时间点的RNA序列数据，这些数据发展为心肌细胞或心肌细胞。在这个过程中，他们发现了数百个表达数量性状基因座(eQTL)，与个体间基因表达差异相关的DNA切片。

细胞发育过程中的流星会影响疾病风险

基因表达方式的这些差异可能具有功能意义，甚至可能解释不同的疾病风险。由于表达中的许多这些差异发生在发育期间的中间点，因此科学家们不能通过仅研究成熟的，完全发育的组织来看待它们。

“这些协会就像流星一样，”UChicago遗传医学主任，该研究的高级作者Yoav Gilad博士说。“它们在一个点上出现，在发育过程中从未出现过，它们实际上可能对成熟组织的表型很重要，甚至可能是疾病。但除非你在那个特定的时间研究那些特定的细胞类型，否则你永远不会看到它们。 “

该项目由Gilad在UChicago的实验室和约翰霍普金斯大学生物医学工程副教授Alexis Battle博士实验室合作完成。他们从多能干细胞开始，这是一种人工干细胞，可以诱导生长成许多不同的细胞类型。在这项研究中，细胞分化为心肌细胞，即心脏中的主要收缩肌细胞。

研究人员在16天内每天一次从细胞中取样RNA，因为它们发育成心肌细胞。这使他们能够在细胞类型中每天测量基因表达，这些细胞类型不是真正的起始干细胞，也不是真正成熟的心脏细胞。通过抽取成人组织获得遗传活动的一个快照，他们能够看到16个额外的快照，直到那一点。

发育过程中出现的短暂差异有助于解释不是由单一基因突变引起的复杂疾病(如癌症，心脏病或糖尿病)的风险差异。相反，这些复杂的疾病很可能是由数十个(如果不是数百个)微妙的基因突变以及与生活方式和环境的相互作用引起的。就其本身而言，这些小突变不会影响您的整体健康，但它们可以共同提高特定疾病的风险。新的研究表明，这些小的遗传差异可能会影响基因在整个过程中的许多方面的表达。

“我们认为可以最终解释您的风险特征的许多相关分子变化不会发生在我们可以从成人体内采集的心脏，肝脏或胰腺的成熟组织中。它们可能发生在更早的某个地方。”

从一个人身上取出干细胞，将它们哄骗到不同种类的成熟细胞中 - 同时定期对RNA表达进行取样 - 仍然是耗时且昂贵的，因此本研究的结果不会立即变成诊断工具。但吉拉德说，随着研究人员更多地了解这些“流星”基因表达的差异意味着什么，他们可能能够发现它们在成熟组织中留下的最终遗传特征。这样，例如，如果他们在基因组中看到某种模式，他们可能知道这意味着在特定细胞类型的某一天的发育中存在特定水平的表达。

“我们现在可以在另一个方面思考，”吉拉德说。“我们现在已经知道了我们如何到达这里的历史，而不是采取人类并对您在您面前看到的所有内容进行抽样，而且其中一些差异无法再被观察到了。”

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