新研究:胚胎的早期環境影響嬰兒DNA及未來健康

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【大紀元2018年07月25日訊】(大紀元記者鹿甯編譯報導)根據《走近科學》(Science Advances)發表的一項新研究,科學家們發現了人類基因標記如何在受孕後的最初幾天表現異常,從而造成以後的身體不健康狀況。其中某些基因標記與發育中的胚胎所處環境有關,包括孕婦的不同營養狀況。

該研究由倫敦衛生與熱帶醫學學院(LSHTM)甘比亞醫學研究理事會的科學家們帶領進行,在了解胚胎對其早期環境的反應機制方面邁出了重要一步,這種機制可能在以後的生活中給健康帶來影響。

我們從父母那裡繼承的基因被一組複雜的指令控制著,由它們決定基因的表達方式。這些所謂的「表觀遺傳」標記有多種不同形式,控制著細胞內的許多關鍵過程。比如,身體的每個細胞都帶有一組相同的遺傳基因,但表觀遺傳標記會控制不同組合的基因被打開或關閉,從而製造出各種類型的細胞,包括肌肉、骨骼和神經細胞等。

科學家們研究了基因組的特定區域(亞穩態表等位基因,簡稱ME),這是在母體受孕後的最初幾天裡設定表觀遺傳(甲基化作用)標記的地方。之前,科學家們通過分析成人和兒童的細胞來識別ME,但沒人了解這些標記在受孕後的最初幾天內的行為。

為了弄清這一點,該團隊使用了來自中國的體外受精人類胚胎的公開資料,包括對胚胎早期發育期間的幾個階段進行的DNA甲基化測量,涵蓋了精子、卵細胞,以及當胚胎僅由幾個細胞組成時的若干時間點。

研究團隊在胚胎生命的第一週跟蹤了DNA標記被擦除和重建的規律。而後,他們將其與妊娠6至10週的完全分化的胚胎肝細胞中的甲基化模式進行了對比,並發現,與基因組的其它區域相比,ME在這些胚胎中顯示出了異常的建立模式。

基因組中絕大多數甲基化位點在所有細胞中如果不是被完全甲基化,就是還未被甲基化。而不同的是,ME甲基化在胚胎肝臟和其它分化組織中更加變化無常。這表明在ME區域的甲基化可能對外部環境因素敏感。

團隊成員表示,這些部位可能已經進化到可以感知營養環境、記錄DNA資訊並使嬰兒最佳適應其環境。

此外,科學家們還能夠描述與基因組內ME位置相關的其它因素,或許能為解釋它們的異常行為提供更多線索。

項目成員Matt Silver博士說:「我們之前的研究表明,這些位置的表觀遺傳標記與受孕時母親的營養差異有關,而且有幾個ME還與胎兒以後生活中重要的健康狀況也有關聯,不過這一點還需要進一步研究證實。」

「這是我們第一次得以深入了解這些標記是如何在早期胚胎中建立的。我們發現它們在生命早期有獨特的表現方式,而這是理解早期的生活環境如何影響我們的發育和未來健康的重要一步。」

之前的研究曾使用過甘比亞的「自然實驗」方式,因為雨季和旱季時人們的飲食模式差別很大,這表明ME的甲基化模式受到了母親(可能還有父親)營養狀況的影響。還有證據顯示,某些ME的甲基化狀態與癌症和肥胖風險的增加有關。

另一位研究人員表示,我們無法改變從父母那裡遺傳的基因,但或許能夠改變控制這些基因功能的表觀遺傳模式。某些表觀遺傳標記對母體受孕時的營養輸入很敏感,這一事實證明,父母雙方在要孩子前吃健康、均衡的飲食很重要。

在父母飲食和其它環境因素中,究竟哪些成分會影響早期胚胎的DNA甲基化模式,現在還需要進一步的探索,以便更好地了解它們與成人的不良健康狀況之間的關係。這將涉及到對細胞本身,以及對大範圍人群的飲食、表觀遺傳和健康的深入研究。◇

責任編輯:朱涵儒

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