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原来年纪大了,连血液中的游离DNA片段都会改变!

发布时间:2019-03-12 阅读:21

     我们知道,随着年纪的增长,人类的面部会出现皱纹、身体功能下降。而来自布朗大学分子生物学研究所Nicola Neretti教授领导的研究小组发现,年纪大了,连血液中的DNA都会发生改变。这些漂浮在血液中的DNA片段称为Cell-free DNA,即cfDNA,他们与年龄和健康密切相关。研究人员表示,这些差异未来可被用于明确生物的“准确”年龄,如实反映机体的健康情况。这项研究发表于近期的《Aging Cell》杂志。

     在一项概念验证研究中,研究人员首先从20多岁、70多岁、百岁的健康与不健康的参与者血液样本中提取了cfDNA。在提取完成完成后,他们对不同人群的cfDNA进行了详细的分析。

     在了解他们的研究之前,我们先来了解一个概念—核小体,核小体是DNA包装的基本单位,它的结构就像毛线卷一样,长长的DNA链围绕一个蛋白质一圈一圈的缠绕,zui终形成一个特殊的缠绕结构。

     Nicola Neretti教授领导的研究小组发现,健康年轻人的核小体的DNA结构规律且完整,而不健康的老年人的核小体呈现出一种明显的病态结构。同时,由于核小体本身又是表观遗传学调控的重要单位,因此其结构的异常可能会导致DNA表达的异常。

 

来自试管中的遗传信息

      Neretti 教授表示,“cfDNA有点像一个试管中的信息,通过这些奇特的DNA,他们能够看到细胞的生长状态。许多细胞器都参与维持核小体正常的间距,但随着年龄的增长,这些发挥重要作用的细胞器水平逐渐下降,进而导致核小体的间距发生改变。当核小体包装的发生异常变化时,基因组不同部分的可及性也会随之发生变化,从而导致更多转录翻译错误的出现”。

      该团队确实检测到随着年龄的增长,两个常见转座子cfDNA信号的减少。这表明这些转座子在年纪较大患者中被“锁定”的水平大大下降,因此他们可以将自己“复制并粘贴”到基因组中,从而导致整个遗传信息的转录翻译紊乱。

未来的研究将指引年龄检测新的方向

      该研究仅分析了4组12个人的cfDNA样本,因此需要进行更大规模的研究,来获得使用这些表观遗传标记预测生物学年龄所需的所有信息。然而,由于cfDNA测试使用的是非侵入性的方式,因此Neretti 教授认为直接扩大扩展概念性验证就可以达到实验目的。

      于此同时,研究团队正在努力优化从血液中提取cfDNA的过程。在老鼠体内,他们可以从十分微量的血液样本中获得所需的cfDNA量。 Neretti教授认为为了检测与年龄和健康相关的表观遗传变化,他们并不需要对整个基因组进行测序,仅需要对2至5%的基因组进行测序就足够检测整个的表观遗传学变化。

     Neretti教授表示,除了改进核小体定位分析外,研究人员还希望研究另一种表观遗传标记,即cfDNA中的DNA甲基化。这将为指示cfDNA来自哪个组织提供额外的信息。 同时,明确不同年龄的cfDNA来源可以提供对衰老过程的其他见解。

 

     这项研究的突出贡献在于发现了新型年龄标记物—cfDNA,且这种DNA分子极易获取,进而使研究者能够更为便捷的了解一个个体的分子遗传表达情况,同时也为cfDNA在其他领域的应用奠定了理论和实验基础。

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