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Cell重要发现:揭示表观遗传改变与自闭症的关系

浏览:2882 来源:测序中国
 

摘要:近日发表在《Cell》上的一项研究表明,罕见及常见类型自闭症谱系障碍(ASD)患者的脑中具有共同的表观遗传修饰模式——组蛋白乙酰化,超过68%ASD患者都出现了这种表观遗传改变。这一表观遗传模式影响了脑中共同的 ......

近日发表在《Cell》上的一项研究表明,罕见及常见类型自闭症谱系障碍(ASD)患者的脑中具有共同的表观遗传修饰模式——组蛋白乙酰化,超过68%ASD患者都出现了这种表观遗传改变。这一表观遗传模式影响了脑中共同的分子通路,可能是这种精神疾病的多种表现的基础。

文章共同通讯作者、新加坡基因组研究所的Shyam Prabhakar说,我们发现大多数ASD患者都存在表观遗传改变。尽管引发自闭症的主要原因,例如发育过程中的DNA突变和环境扰动,具有极大的异质性,但是ASD具有共同的分子改变这项发现是令人鼓舞的,因为这开拓了设计药物来纠正这些改变的可能性。

超过68%ASD病例具有共享的组蛋白乙酰化模式

已知有多种不同的遗传和环境因素会引起ASD。过去很多研究主要关注蛋白编码基因中的基因组结构变异或DNA序列变异,但是这些突变是罕见的,而且只与小部分ASD病例相关。科学家们也提出,改变基因活性但是不影响DNA序列的表观遗传修饰在ASD中具有重要作用。但很多表观遗传研究关注的是甲基化修饰,忽略了其他可能影响精神疾病相关基因活性的重要改变。

在这项最新的研究中,Prabhakar和文章共同通讯作者、加利福利亚大学洛杉矶分校戴卫格芬医学院的Daniel Geschwind探讨了组蛋白乙酰化在ASD中的潜在作用。研究人员将焦点放在一种称为H3K27ac的乙酰化标记上,因为H3K27ac与基因活化相关。他们在ASD患者死后脑组织(前额叶皮质、颞皮质和小脑皮质)样本和对照中对H3K27ac进行了全表观基因组范围内的研究。

研究结果表明,虽然引起ASD的遗传和环境因素非常广泛,但是超过68%ASD病例在5000个基因位点上具有共享的组蛋白乙酰化模式。通过分析BrainSpan图谱,研究人员发现,在突触形成和神经细胞成熟时期,即人出生后第12个月左右,发生的基因活化与ASD患者脑中增加的乙酰化具有强相关性。

Geschwind说,这是第一项大规模分析疾病样本和对照样本大脑中组蛋白乙酰化差异的研究,也是一系列分析表观基因组如何被各种疾病干扰的新研究中的一个。表观基因组分析能够帮助我们找到共享的疾病改变。

为了实现这一里程碑,研究人员必须克服几个障碍。例如,直到近几年利用测序技术进行此类分析才变得足够便宜。他们还克服困难,建立了强大的实验和计算流程,组建了一个具有专业知识的多学科团队。这项研究是近期发表的多篇国际人类表观遗传学联盟(IHEC)论文集中的一项,证明了表观基因组分析的价值,提供了疾病起源、机制以及潜在疗法的重要见解。

然而,虽然这项研究提供了关于自闭症中共有的分子改变的见解,但是研究中并没有提及,这些修饰是在ASD中起因果作用,还是与其他疾病过程相关,以及它们是如何引起不同症状的。研究者们正在计划后续实验来分析这些问题。

由于这些表观基因组异常指向了在ASD患者脑中发生改变的特定基因和通路,它们中的一些可以被证明是新的药物靶点。正如癌症领域中的发现导致越来越多的表观遗传药物进入市场那样,表观遗传药物也有可能被用于ASD治疗。Prabhakar 说,目前还没有专门为ASD批准的药物治疗,但我们希望类似的研究以及后续研究,将最终促使新的治疗方法的产生。

参考文献:Histone Acetylome-wide Association Study of Autism Spectrum Disorder. DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.10.031


原文链接:http://www.seq.cn/portal.php?mod=view&aid=20661


     
     
     
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