星空体育官网入口网站科普：不同細胞中端粒長度並不相同


圖片來源：Pixabay
長期以來，端粒長度一直被視作人類衰老和疾病的重要生物標誌物，但大部分關於端粒長度和健康之間關係的研究隻調查了一種類型的組織：血液。這一局限引發了下列問題：當研究人員研究衰老、疾病和生活方式因素對端粒長度的影響時，血細胞能否可靠地代表人體其他組織的情況呢？
一項發表在《科學》雜誌上的新研究對此做出了回答。該研究分析了超過20種不同人體組織類型中的端粒長度，這些組織來自近1000名人類遺體捐贈者。結果表明，全血中的端粒長度能夠代表大部分其他組織中的端粒長度，進一步支持了現有研究中關於端粒長度、血統和衰老之間的關係。
端粒是DNA的非編碼重複序列，位於染色體末端，發揮如“安全帽”般的保護作用，防止基因組的損壞。細胞每分裂一次，染色體就要被複製一次，給每一個新細胞提供一份新拷貝。但是，發揮複製功能的酶無法完全抵達染色體末端，所以在每一次複製過程中，染色體末端就會損失一點點。端粒會提供少量的額外染色體作為緩衝，保護重要的遺傳信息不被丟失。
正常的衰老過程與端粒縮短相關，而端粒縮短還與死亡率和衰老相關疾病有關。但是，端粒縮短、衰老和疾病三者之間的關係仍不完全明晰，一部分是因為科學家沒有完全理解不同組織類型中端粒變化的方式。
“大部分有關人類端粒長度的研究都集中於那些容易從活體受試者身上采集到的組織類型，比如全血或者唾液。”該研究的第一作者 Kathryn Demanelis 博士說，“我們想要看看，全血細胞中發現的端粒長度和其他組織中的端粒長度是否完全吻合。”Demanelis 是芝加哥大學（University of Chicago）公共衛生科學係的博士後。
在研究中，科學家利用了基因型-組織表達（Genotype-Tissue Expression，簡稱 GTEx）項目的優勢，該項目是一大型公共資源收集項目，從上百名人類受試者中收集了許多不同的組織樣本。


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“GTEx研究最初的設計目的是探索遺傳性基因變異如何調控不同組織內的基因活性，同時各組織又如何出現差異。”該研究的資深作者、芝加哥大學公共衛生科學和人類遺傳學副教授Brandon Pierce博士說，“我們認為GTEx組織庫是個好機會，能讓我們獲取平時無法輕易研究的組織類型，調查一種重要的生物標誌物——端粒長度，並開始提出更加深層次的問題，比如端粒長度和諸如肺癌等疾病之間的關係，以及隨著年齡的增長，端粒如何在不同類型的組織內縮短。”
研究人員使用一種新方法來測量端粒長度，其成本與傳統方法相當，但具備“更高的通量和更好的精確度”，研究的共同作者Muhammad Kibriya 博士介紹，他是芝加哥大學人口和精準健康研究所的研究副教授。通過分析來自將近1000名人類受試者遺體中20多種組織類型的6000多份組織樣本，Kibriya 說：“我們成功在樣本集中發現，端粒長度在組織與組織間存在差異，且具有統計學意義。”
這使得研究人員能夠將各種組織中的端粒長度，譬如皮膚、大腦、肺部、結腸和腎髒，與血細胞中測量到的端粒長度進行比較。
他們發現，在所研究的23種組織中，15種組織的端粒長度與全血細胞中的端粒長度呈明顯的正相關性，由此證明，使用容易獲得的全血細胞端粒長度能夠代表更難獲得的組織中的端粒長度，比如大腦和腎髒。
“我們還檢查了所有這些組織類型，回答了血細胞端粒研究中反複探討的問題。”Pierce說，“有些模式普遍存在於不同組織中，比如衰老的組織中端粒更短，擁有非洲血統的人的端粒更長，但有些模式則不是，比如女性的端粒更長。我們還觀察到吸煙者隻有個別組織中有更短的端粒。”
這有助於澄清以往研究中相互矛盾的結果，有的研究顯示單個性狀和端粒長度之間存在關聯，有的則顯示沒有關聯。
上述結果將幫助研究人員理解端粒長度的哪些方麵始終由基因遺傳所致，而哪些可能受到生活方式、環境接觸或者個體一生中表觀遺傳變化的影響。這反而讓科學家更容易研究並理解衰老和疾病過程中特定生物標誌物的作用。


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“作為流行病學家，我們經常通過研究血液樣本來嚐試回答問題，所以我們必須注意這些生物標誌物如何可能因不同的組織類型而異。”Pierce 說，“這是一個很大的局限。但我們知道，在所有組織中，遺傳的基因組序列都是相同的，所以，如果我們能夠理解某些特定遺傳變異如何影響特定組織類型內的生物標誌物，比如端粒長度，就可以更加輕鬆地研究各種人群中的這些生物標誌物。我們還能夠利用遺傳性基因變異來預測組織特異性生物標誌物。”
未來的項目將會進一步探索GTEx樣本，研究所有不同組織類型中各式各樣的生物標誌物。“本次研究第一次提供資源，以更好地理解端粒在不同組織內的長度情況，將有助於其他研究人員把他們的數據與我們的結果進行比較。”Demanelis說，“在未來，我們將會研究其他標誌物，比如不同組織類型中的DNA甲基化和體細胞突變，試圖理解它們與端粒長度和衰老之間的關係。”
翻譯：阿金
審校：戚譯引
引進來源：芝加哥大學醫學院
引進鏈接：https://eurekalert.org/pub_releases/2020-09/uocm-tlv090320.php
本文來自：環球科學



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