Science：童年經歷會影響大腦發育

我們最初幾年的生活在大腦的連接中起著至關重要的作用。新的研究表明，我們的經驗可能也會影響我們的神經元在基因水平上的變化。

圖片來源：Salk Institute

一項新的研究發現，缺乏母愛的幼鼠似乎會在它們的腦細胞中觸發「跳躍」基因。這暗示了在人類中類似的過程，可以幫助解釋某些神經紊亂的發展。

某些基因複製自身，並從一個區域遷移到另一個區域的能力遠未可知。事實上，我們研究它們已經有半個多世紀了。這些被稱為轉座子的基因編碼可以產生一個相鄰細胞的嵌合體，儘管它們屬於同一個體，但在技術層面上，它們的遺傳圖譜略有不同。

加州索爾克研究所的遺傳學家Fred Gage解釋道，「我們被告知，我們的DNA是穩定不變的，這才使我之所以為我。但事實上，DNA更有活力。細胞中有能夠自我複製和移動的基因，這意味著，在某些方面，DNA確實發生了變化。」

當這種情況發生在腦細胞中時，也會出現細胞生長和分裂。被稱為長散布核元素（long interspersed nuclear elements，LINEs）序列在老鼠海馬細胞分裂的位置發生了變化。

近年來，大量的注意力都集中在了解環境因素如何通過外部「表觀遺傳」變化對DNA進行修改。有些甚至被認為是導致神經系統疾病（如自閉症譜系障礙）發展的因素。但是，環境對轉座子的影響並沒有被仔細研究，可能是因為我們認為我們繼承的基因根本不會輕易改變它們的編碼。

該研究的第一作者Tracy Bedrosian說:「雖然我們知道細胞可以獲得DNA的變化，但人們推測這可能不是隨機過程。也許在大腦或環境中有一些因素導致改變的頻繁發生。」

她與另外兩名研究人員Bedrosian和Gage研究了一種叫做LINE-1逆轉錄轉座子的序列如何在小鼠的海馬細胞中複製和轉移。具體來說，他們密切關注幼鼠所處的環境是否對基因跳躍過程產生了很大的影響。

在對幼鼠的海馬細胞進行分析時，他們發現護理種類與LINE-1的拷貝數之間存在明顯的關係。護理越糟糕，基因複製和遷移的次數就越多。奇怪的是，研究人員分析的其他類型的轉座子並沒有出現這種情況，這表明這是該序列特有的。

仔細觀察後，他們發現表觀遺傳因素是主要原因。 與其他轉座子不同，LINE-1的拷貝被標記為較少的甲基，這是表觀遺傳學編輯的標記。

Gage說：「這一發現與兒童被忽視的研究結果一致，這些研究也顯示了其他基因DNA甲基化模式的改變。這對研究人員來說是一件充滿希望的事情，因為一旦了解其中機制，就可以開始制定干預策略。」雖然這一發現對人類究竟意味著什麼還是未來的研究方向，但至少這說明，童年的經歷足以影響基因。

這項研究發表在《Science》雜誌上。

參考文獻

Tracy A. Bedrosian, Fred. H. Gage, et al. Early life experience drives structural variation of neural genomes in mice. Science 2018: 359(6382):1395-1399. DOI: 10.1126/science.aah3378