厲害了！中國人胚胎數據助力表觀遺傳研究，證明早期胚胎環境會影響未來健康

7月11日，發表在Science Advances雜誌上的一項研究稱，科學家們已初步了解到，在受孕後的最初幾天里，我們基因上的標記可能與未來不良健康結果有關。這項研究是了解胚胎對早期環境作出反應的機制的重要一步，或能指導受孕前干預模式的制定，為未來健康打下基礎。

我們從父母那裡繼承的基因被一套複雜的指令（即所謂的「表觀遺傳」）所覆蓋，這些指令決定了基因是如何表達的。表觀遺傳修飾有多種形式，控制著許多重要的生理過程。簡單點說，身體中的每個細胞都含有一組相同的遺傳基因，但表觀遺傳標記確保了不同的基因組合被激活或關閉，從而形成各種細胞類型，如肌肉、骨骼和神經。

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最新進展

在最新研究中，研究人員通過分析成人和兒童基因組的特定區域——亞穩外延等位基因 （MEs），該區域的甲基化修飾在受孕後的頭幾天就已存在。但迄今為止，還沒有科學家能理解這些標記在受孕後最初幾天是如何運作的。

為了找到答案，研究人員使用了中國人胚胎（均通過體外受精( IVF )受孕實現）的公開數據，包括測量早期胚胎髮育過程中多個階段的DNA甲基化（涵蓋精子和卵細胞，以及只分裂有少數細胞的胚胎）。

接著，研究小組追蹤了生命第一周DNA修飾的刪除和重建模式，並將此與妊娠6至10周的完全分化的胚胎的肝細胞的甲基化模式進行了比較。

他們發現，與基因組上的其他區域相比，MEs在這些胚胎中顯示出非典型的模式。

與基因組中絕大多數甲基化位點相反，胚胎中肝細胞以及其他已分化細胞的基因組ME甲基化的變化要大得多。這表明MEs甲基化的建立可能對外部環境因素敏感。

研究人員認為，這些區域可能已經進化到能夠感知營養環境、記錄DNA信息，從而有助於嬰兒適應環境。

此外，研究人員還解析了與MEs在基因組中的位置有關的其他因素，這些因素可能為解釋它們的異常行為提供進一步的線索。

圖片來源：CC0 Creative Commons

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重要影響

通訊作者Matt Silver博士說:「以前我們的研究表明，這些區域的表觀遺傳標記與受孕前後產婦營養的差異有關，有幾個MEs與下一代未來的健康有關（儘管還需要進一步的工作來證實這一點）；在新研究中，我們首次深入了解了這些標記是如何在早期胚胎中形成的。我們發現，它們在生命的最初幾天表現得與眾不同，這是了解我們早期環境如何影響我們的發展和未來健康的重要一步。」

研究人員介紹，此前在甘比亞進行的一項「自然實驗」研究表明，甘比亞雨季和旱季的飲食模式差異很大，母親（可能還有父親）的營養狀況會影響MEs甲基化模式。另外一些證據表明，某些MEs的甲基化狀態與癌症和肥胖風險增加有關。

該研究作者之一Andrew M. Prentice教授說：「我們不能改變從父母那裡繼承的基因，但這項工作表明，我們可能能夠改變支配這些基因運作的表觀遺傳模式，例如，某些表觀遺傳標記在受孕時對營養物質的輸入敏感，這一事實說明了父母雙方在懷孕前健康均衡飲食的重要性。」

「此外，這些發現也為在受孕前制定干預措施提供了令人興奮的可能性，這可能會降低後代患病的風險。」

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一些局限性

目前，研究人員還需要更多的工作來確定母親和父親飲食的哪些組成部分以及其他環境因素能夠影響早期胚胎中的DNA甲基化模式，並更好地理解這些因素如何可能與晚年的不良健康結果相關聯。

同時，作者承認他們的研究存在一些局限性，包括研究的胚胎數量少，以及很難確定基因變異在多大程度上影響DNA甲基化等。

責編：浮蘇

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參考資料：1）DNA marks in adults tracked back to changes in earliest days of life

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