一直以來(lái)人們認為身體內的每個(gè)細胞具有完全相同的DNA。然而來(lái)自耶魯大學(xué)醫學(xué)院的研究人員在一項針對皮膚細胞誘導生成的iPS細胞研究中發(fā)現人體組織廣泛存在遺傳變異,這一研究對于遺傳篩選將產(chǎn)生深遠的影響。
研究論文將發(fā)表在11月18日的《自然》(Nature)雜志上,為評估遺傳變異的程度,更好地了解人類(lèi)發(fā)育和疾病鋪平了道路。
論文的主要作者、耶魯兒童研究中心兒童精神病學(xué)教授Flora Vaccarino說(shuō):“我們發(fā)現人類(lèi)是由具有不同基因組的細胞嵌合構成。我們看到30%皮膚細胞包含拷貝數變異(CNV),DNA片段發(fā)生復制或刪除。從前人們認為這些變異只發(fā)現在如癌癥等疾病中。我們在皮膚中看到的這種嵌合現象也存在于血液、大腦和人體其他的部位。”
長(cháng)期以來(lái)人們一直認為我們的細胞具有相同的DNA序列,并且這一基因模板決定了機體的功能。耶魯大學(xué)的研究團隊向這一經(jīng)典教條提出了挑戰。一些科學(xué)家曾經(jīng)推測在發(fā)育過(guò)程中,當母細胞中復制的DNA傳遞到子細胞時(shí),DNA序列有可能發(fā)生缺失、復制和改變,整體基因組可能受到影響。對這一假設進(jìn)行測試是非常困難的事情,然而在新研究中Vaccarino和同事們做到了。
研究小組采用全基因組測序對誘導多能干細胞系展開(kāi)了研究。這些iPS細胞是由取自?xún)蓚€(gè)家族成員上臂內側的皮膚細胞誘導生成。花費了兩年時(shí)間研究小組確定了這些iPS細胞系的特征,并將它們與最初的皮膚細胞進(jìn)行了比較。
研究小組觀(guān)察到盡管與它們起源的皮膚細胞基因組非常相似,iPS細胞的基因組中存在一些刪除或復制涉及了數千個(gè)DNA堿基對。隨后研究人員通過(guò)另外的一些實(shí)驗來(lái)了解了這些差異的起源,證實(shí)至少有一半的遺傳變異預先存在于小部分的皮膚細胞中。在iPS細胞中能夠發(fā)現這些差異是因為每個(gè)iPS細胞系均是來(lái)自一個(gè)或極少數的皮膚細胞。Vaccarino說(shuō)這些iPS可以作為放大鏡看到基因組變異交織存在于身體細胞中。
Vaccarino說(shuō):“在皮膚中,這種嵌合現象是廣泛的,至少30%的皮膚細胞包含不同的DNA缺失或復制,每一種存在于一小部分的細胞中。觀(guān)察到這種體細胞嵌合現象對于遺傳分析具有深遠的影響。當前的遺傳分析利用的是血液樣本。當我們檢測血液DNA時(shí),它并不能完全反應其他組織如大腦的DNA。有可能我們錯過(guò)了一些突變。”
“這些發(fā)現改變了我們未來(lái)的研究,我們將對動(dòng)物和人類(lèi)的發(fā)育大腦展開(kāi)更多的研究,看看這種變異是否也同樣存在于大腦中,” Vaccarino說(shuō)。
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