得了慢性病，DNA是如何被改變的？

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谷 君 說

在過去近乎三年時間裡，研究者Snyder共患過6次感冒，其中兩次感冒後其機體的血糖水平顯著升高，達到了糖尿病的水平。

當你患感冒等疾病時

文/T.Shen

圖片來源：Pixabay

近日，一項刊登在國際雜誌Nature Medicine上題為「Longitudinal personal DNA methylome dynamics in a human with a chronic condition」的研究報告。

來自中國四川大學和斯坦福大學的科學家們對人類在慢性病狀況下機體的DNA甲基化動態學變化進行了深度的縱向研究分析。

我們都知道，表觀遺傳學會調節基因的表達，在個體的精準化健康上扮演著關鍵角色，同時又會受到了外界環境和個體生活方式的明顯影響。

文章中，研究人員在36個多月內對來自人類志願者機體收集的外周血單核細胞(peripheral blood mononuclear cells,PBMCs)進行全基因組DNA甲基化和相應的轉錄組學分析研究。

最後，得到了28個甲基化組(methylome)以及57個轉錄組數據集。

圖片來源：CC0 Public Domain

研究者發現，DNA的甲基化改變與參與者機體葡萄糖水平頻繁改變直接相關。

同時，機體的轉錄組學在諸如病毒感染等事件中會經歷動態化的改變。

在臨床檢測到機體葡萄糖水平升高之前，大部分的DNA綜合甲基化組改變都會發生80-90天。

而當研究人員對個體的甲基化組資料庫進行深度分析後他們發現了空前數量的等位基因差異性的甲基化區域，這些區域會保持不變。

同時其又優先於等位基因的特異性基因調節作用直接相關。

本文研究結果表明，不同類型組學數據的改變或與個體機體不同的生理學方面直接相關。

比如慢性疾病狀態下的DNA甲基化和急性事件下的轉錄組學變化等。

我們都知道，人生來機體中就攜帶有一連串的特殊DNA序列，其以基因的形式存在，並能編碼機體的多個特徵。

比如眼睛的顏色、身高，甚至機體特性等。

通常情況下，我們會認為這些基因並不會發生改變。

但在現實中，這些基因的表達方式，以及其轉化成為蛋白質的方式都會經常會發生變化的。

目前研究人員對其中所涉及的很多變化並不清楚，包括諸如感冒和較為複雜的慢性疾病如何影響機體基因的表達？

這項研究中，Michael Snyder教授及其同事就通過研究闡明了其中所涉及的分子機制。

此前研究人員嘗試追蹤機體在應對多種疾病時是如何在分子水平上發生改變的。

這項研究中，研究人員通過深入研究就對此進行了解釋。

相關研究結果能夠幫助闡明當遭遇感冒或慢性病發作時機體的分子機器是如何被干擾的。

在過去近乎三年時間裡，研究者Snyder共患過6次感冒，其中兩次感冒後其機體的血糖水平顯著升高，達到了糖尿病的水平。

在每一次病毒性疾病暴發期間，研究者Snyder就會觀察到其機體中轉錄組學會發生明顯變化。

轉錄組學即是提示機體基因活性水平的DNA分子目錄。

圖片來源：theconversation.com

在每一種疾病患病期間，一組參與機體免疫反應發生的核心基因就會被激活，提到這一點我們很多人都能夠理解。

但每一次的病毒感染卻會誘發一組單獨的基因發生激活，這就能夠反映機體的感染是由不同類型病毒所誘發的狀況。

當研究者Snyder從每一次的細菌/病毒感染中恢復過來後，其機體的轉錄組又會恢復到正常狀況。

同時機體的免疫反應基因的活性也會被抑制，而這一切都是在意料之中的。

當Snyder對其機體基因組的DNA甲基化修飾進行研究後他得到了非常有意思的結果。

DNA分析結果表明，其機體DNA的甲基化模式在過去三年里僅發生了兩次改變。

這兩次變化都是在研究者Snyder機體的血糖上升之前發生的。

換句話說，在血糖失調時和糖尿病發作時其機體的DNA就會被修飾。

這些變化中有許多都是在已知的代謝控制中起作用的基因附近發生的。

Snyder說道，甲基化修飾與基因活性的改變直接相關，即甲基基團的存在通常會關閉基因表達。

同時這些代謝基因的調節序列也會受到干擾，從而誘發機體血糖水平異常，促進糖尿病發生。

讓研究人員不可思議的是，甲基化組的改變會在機體血糖水平升高之前發生。

由於其是提前發生的，這或許就是一種特殊的信號提示，甲基化改變實際上或許會誘發機體葡萄糖水平的異常。

一旦機體葡萄糖水平下降，甲基化水平也會隨之下降。

這項研究中，研究人員首次在糖尿病前期過程中觀察到了機體所發生的變化。

這對於理解不同類型糖尿病的發病機制至關重要。

同時對於開發新型療法來有效逆轉糖尿病發生，甚至研究其它相關疾病也意義重大。

研究者Snyder以這種方式對他自身監測了8年時間，儘管本文研究只報道了其中3年的變化。

在此期間，Snyder定期提取其自身的血液樣本進行DNA和RNA的分析。

他希望能夠儘可能收集到更多的信息來闡明當遭遇病原體入侵或糖尿病發生時，機體的分子「藍圖」是如何發生改變的。

下一步研究者還想通過更為深入的研究來觀察這些改變是否也存在於其它研究對象中，雖然不可能像監測自身機體那樣對一大群人進行有效監測。

但研究者表示，他們下一步將準備對100名來參與類似研究的人群進行深度分析。

參考資料：

【1】A look at how colds and chronic disease affect DNA expression

November 8, 2018 by Hanae Armitage, Stanford University

https://medicalxpress.com/news/2018-11-colds-chronic-disease-affect-dna.html

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