鑒定SNCA基因增強子單點突變增加帕金森病風險
在一項新的研究中，來自美國懷特海德研究所等機構的研究人員利用一種新方法確定了在全基因組關聯(lián)研究（genome-wide association study, GWAS）中鑒定出的一種非編碼突變?nèi)绾文軌蛟黾由l(fā)性帕金森?。╯poradic Parkinson's disease）發(fā)病風險。這種方法可能也能夠用于分析其他的散發(fā)性遺傳病的GWAS結果。相關研究結果于2016年4月20日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“Parkinson-associated risk variant in distal enhancer of α-synuclein modulates target gene expression”。
論文通信作者、麻省理工學院生物學教授Rudolf Jaenisch說，“這真正是我們基于GWAS研究中鑒定出的風險基因突變，在機制上和分子水平上理解一種突變?nèi)绾文軌蛱岣呋疾★L險。”
大約90%的帕金森病病例是散發(fā)性的，是由環(huán)境風險因素和常見的遺傳風險之間的復雜相互作用導致的。鑒于科學家們很難分析這些相互作用，之前的大多數(shù)研究著重關注罕見的家族性帕金森病。用于鑒定增加一種特定疾病發(fā)生風險的常見突變的GWAS研究也被用于研究散發(fā)性帕金森病，但是只取得有限的成功。
利用GWAS研究能夠標記出作為一種給定疾病的風險因素的突變在基因組上發(fā)生的大概位置。然而，GWAS研究并不能揭示出潛在的致病性突變的具體位置，更不能表明一種突變是否導致一種疾病發(fā)生（如果真發(fā)生的話）。比如，在散發(fā)性帕金森病中，多項GWAS研究指出α-突觸核蛋白基因（alpha-synuclein, SNCA）是病人基因組中風險zui強的位點之一，但是GWAS研究很少含有關于這種基因在散發(fā)性帕金森病中如何受到異常調(diào)節(jié)的機制方面的信息。
為了觀察攜帶SNCA基因的同一條染色體上相隔較遠的基因調(diào)節(jié)元件是否能夠影響α-突觸核蛋白（SNCA）在細胞中的水平，研究人員研究了在GWAS研究中鑒定出的兩種位于*的SNCA增強子上的風險突變。
研究人員利用CRISPR/Cas9基因編輯方法將這兩種突變引入同基因的人多能性干細胞中，而且只是改變一條染色體上的基因突變，另一條染色體仍然保持不變，起著內(nèi)控的作用。這種方法就可以非常高可信度地測量非常微小的影響，同時消除任何遺傳或表觀遺傳修飾的影響和實驗期間能夠發(fā)生的細胞培養(yǎng)相關變化。
論文*作者、Jaenisch實驗室研究員Frank Soldner說，“我們的方法解決了GWAS研究的一個重大缺點：利用GWAS研究產(chǎn)生的關聯(lián)性，不能夠區(qū)分基因組中靠得比較近的兩種突變之間的影響。這種物理位置上的接近意味著它們將總是在遺傳期間一起分離，這就是我們?yōu)楹伪仨氉龅氖虑?--對每種突變進行獨立地修飾和分析，同時讓基因組剩余部分*保持不變。”
在讓這些人多能性干細胞分化為神經(jīng)元之后，研究人員注意到SNCA表達發(fā)生變化。盡管這兩種突變中的一種沒有影響，但是另外一種突變（從堿基A變成堿基G）稍加地但不可忽略地提高SNCA表達水平。根據(jù)Soldner的說法，當與家族性帕金森病中提高的SNCA表達相比，A→G突變帶來的輕度影響在一生當中足以增加患上散發(fā)性帕金森病的風險。
為了觀察這種突變?nèi)绾斡绊慡NCA表達，研究人員研究了他們鑒定出的兩種轉錄因子EMX2和NKX6-1是否能夠結合到攜帶這種突變的SNCA增強子上。當這種增強子未發(fā)生突變時，這兩種轉錄因子能夠結合到增強子上，抑制SNCA表達。如果這種增強子發(fā)生A→G突變，那么這兩種轉錄因子不能夠結合到增強子上，因而SNCA處于激活狀態(tài)。
Jaenisch說，這種鑒定SNCA增強子單點突變的方法可能能夠用來準確找到散發(fā)性帕金森病的其他致病基因，并且篩查對其他疾?。òò柎暮Ｄ ┌Y、糖尿病和多發(fā)性硬化癥）進行GWAS研究時發(fā)現(xiàn)的風險基因。
