新研究:胚胎的早期环境影响婴儿DNA及未来健康

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【大纪元2018年07月25日讯】(大纪元记者鹿甯编译报导)根据《走近科学》(Science Advances)发表的一项新研究,科学家们发现了人类基因标记如何在受孕后的最初几天表现异常,从而造成以后的身体不健康状况。其中某些基因标记与发育中的胚胎所处环境有关,包括孕妇的不同营养状况。

该研究由伦敦卫生与热带医学学院(LSHTM)甘比亚医学研究理事会的科学家们带领进行,在了解胚胎对其早期环境的反应机制方面迈出了重要一步,这种机制可能在以后的生活中给健康带来影响。

我们从父母那里继承的基因被一组复杂的指令控制着,由它们决定基因的表达方式。这些所谓的“表观遗传”标记有多种不同形式,控制着细胞内的许多关键过程。比如,身体的每个细胞都带有一组相同的遗传基因,但表观遗传标记会控制不同组合的基因被打开或关闭,从而制造出各种类型的细胞,包括肌肉、骨骼和神经细胞等。

科学家们研究了基因组的特定区域(亚稳态表等位基因,简称ME),这是在母体受孕后的最初几天里设定表观遗传(甲基化作用)标记的地方。之前,科学家们通过分析成人和儿童的细胞来识别ME,但没人了解这些标记在受孕后的最初几天内的行为。

为了弄清这一点,该团队使用了来自中国的体外受精人类胚胎的公开资料,包括对胚胎早期发育期间的几个阶段进行的DNA甲基化测量,涵盖了精子、卵细胞,以及当胚胎仅由几个细胞组成时的若干时间点。

研究团队在胚胎生命的第一周跟踪了DNA标记被擦除和重建的规律。而后,他们将其与妊娠6至10周的完全分化的胚胎肝细胞中的甲基化模式进行了对比,并发现,与基因组的其它区域相比,ME在这些胚胎中显示出了异常的建立模式。

基因组中绝大多数甲基化位点在所有细胞中如果不是被完全甲基化,就是还未被甲基化。而不同的是,ME甲基化在胚胎肝脏和其它分化组织中更加变化无常。这表明在ME区域的甲基化可能对外部环境因素敏感。

团队成员表示,这些部位可能已经进化到可以感知营养环境、记录DNA资讯并使婴儿最佳适应其环境。

此外,科学家们还能够描述与基因组内ME位置相关的其它因素,或许能为解释它们的异常行为提供更多线索。

项目成员Matt Silver博士说:“我们之前的研究表明,这些位置的表观遗传标记与受孕时母亲的营养差异有关,而且有几个ME还与胎儿以后生活中重要的健康状况也有关联,不过这一点还需要进一步研究证实。”

“这是我们第一次得以深入了解这些标记是如何在早期胚胎中建立的。我们发现它们在生命早期有独特的表现方式,而这是理解早期的生活环境如何影响我们的发育和未来健康的重要一步。”

之前的研究曾使用过甘比亚的“自然实验”方式,因为雨季和旱季时人们的饮食模式差别很大,这表明ME的甲基化模式受到了母亲(可能还有父亲)营养状况的影响。还有证据显示,某些ME的甲基化状态与癌症和肥胖风险的增加有关。

另一位研究人员表示,我们无法改变从父母那里遗传的基因,但或许能够改变控制这些基因功能的表观遗传模式。某些表观遗传标记对母体受孕时的营养输入很敏感,这一事实证明,父母双方在要孩子前吃健康、均衡的饮食很重要。

在父母饮食和其它环境因素中,究竟哪些成分会影响早期胚胎的DNA甲基化模式,现在还需要进一步的探索,以便更好地了解它们与成人的不良健康状况之间的关系。这将涉及到对细胞本身,以及对大范围人群的饮食、表观遗传和健康的深入研究。◇

责任编辑:朱涵儒

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