科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

長(zhǎng)期以來(lái)，人類基因組中約98.5%的非編碼DNA被視為“垃圾”，因?yàn)樗鼈內(nèi)狈γ鞔_功能。然而越來(lái)越多的研究表明，這些區(qū)域在基因調(diào)控、發(fā)育過(guò)程和進(jìn)化中扮演著關(guān)鍵角色。發(fā)表于最新一期《細(xì)胞·基因組學(xué)》的研究中，一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)結(jié)合類器官與“基因魔剪”技術(shù)，闡明了重復(fù)DNA序列——特別是被稱為“跳躍基因”的轉(zhuǎn)座子，如何在人類大腦早期發(fā)育中發(fā)揮積極作用。該研究為深入理解腦部疾病提供了全新視角。

圖片由AI生成

該研究由瑞典隆德大學(xué)聯(lián)合丹麥哥本哈根大學(xué)、美國(guó)紐約大學(xué)和英國(guó)劍橋大學(xué)共同完成。他們聚焦于一類名為L(zhǎng)INE-1（L1）的轉(zhuǎn)座子，這類重復(fù)序列可在基因組中移動(dòng)，曾被認(rèn)為具有潛在破壞性且難以研究。研究團(tuán)隊(duì)此次利用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞和腦類器官，即在實(shí)驗(yàn)室中培育的微型人腦模型，結(jié)合CRISPR基因編輯與高通量測(cè)序技術(shù)，選擇性地讓L1序列沉默，觀察其對(duì)大腦發(fā)育的影響。

研究發(fā)現(xiàn)，這些重復(fù)序列并非如過(guò)去認(rèn)為的那樣“無(wú)用”，而是在人類干細(xì)胞中具有活躍功能。當(dāng)L1被關(guān)閉后，相關(guān)基因的表達(dá)出現(xiàn)紊亂，腦類器官的正常生長(zhǎng)也受到顯著干擾。這表明L1轉(zhuǎn)座子在調(diào)控神經(jīng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。從進(jìn)化角度看，這類活動(dòng)可能有助于解釋人類大腦與其它靈長(zhǎng)類動(dòng)物之間的差異；從醫(yī)學(xué)角度看，許多受L1影響的基因與神經(jīng)發(fā)育障礙和神經(jīng)精神疾病相關(guān)，提示其異?；顒?dòng)可能參與疾病發(fā)生。

團(tuán)隊(duì)成員表示，最新發(fā)現(xiàn)說(shuō)明重復(fù)DNA并非無(wú)用的進(jìn)化殘留，而是大腦中基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。目前，他們正利用患者來(lái)源的細(xì)胞和腦組織樣本，進(jìn)一步探索轉(zhuǎn)座子在帕金森病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用，以揭示其致病機(jī)制，并為未來(lái)開(kāi)發(fā)新的治療策略提供依據(jù)。