“人類基因組早已深入人心并被廣泛研究，但每個(gè)人的細(xì)胞如何使用基因組卻是一個(gè)更復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的，而且還沒有被很好理解的問題。在這項(xiàng)研究中，我們尋找細(xì)胞發(fā)育過程中人與人之間的基因差異變化情況，”約翰霍普金斯大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程副教授、該論文通訊作者之一Alexis Battle說。

Battle說，雖然以前的研究已經(jīng)確定了數(shù)千個(gè)表達(dá)數(shù)量性狀位點(diǎn)（eQTL），或影響基因表達(dá)的DNA區(qū)域，但它們都是依賴在單個(gè)時(shí)間點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)。然而，實(shí)際表達(dá)的許多差異可能發(fā)生在不同的發(fā)育階段或依賴于不同環(huán)境，導(dǎo)致研究人員可能錯(cuò)過無法在完全發(fā)育的組織中研究的疾病關(guān)聯(lián)。

芝加哥大學(xué)遺傳醫(yī)學(xué)主任、該研究的另一位通訊作者Yoav Gilad說：“這些關(guān)聯(lián)就像流星一樣。它們出現(xiàn)在某一點(diǎn)上，而后在發(fā)育過程中不再出現(xiàn)，但它們可能對(duì)成熟組織的表型，甚至對(duì)疾病都很重要。除非你在那個(gè)特定的時(shí)間研究這些特定的細(xì)胞類型，否則你永遠(yuǎn)不會(huì)知道它們的意義。”

為了找到這些轉(zhuǎn)瞬即逝的聯(lián)xi，研究小組使用了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，這是一種幾乎可以成為任何類型細(xì)胞的主要干細(xì)胞，然后讓它們分化成心肌細(xì)胞。

在為期16天的心肌細(xì)胞發(fā)育過程中，每天提取一次來自19名志愿者的細(xì)胞的RNA樣本。據(jù)Battle所知，這是有史以來科學(xué)家們次對(duì)多個(gè)個(gè)體的心肌細(xì)胞基因表達(dá)進(jìn)行大規(guī)模的隨時(shí)間推移的研究。

通過每天獲取基因表達(dá)數(shù)據(jù)，研究人員在細(xì)胞既不是新干細(xì)胞，也不是完全形成的心肌細(xì)胞的中間階段獲得了重要的基因表達(dá)信息。

細(xì)胞發(fā)育過程中的這些短暫差異也許可以解釋癌癥、心臟病或糖尿病等復(fù)雜疾病的風(fēng)險(xiǎn)差異，這些疾病不是由單一基因突變引起的，而是由數(shù)百種基因引起的。這些微小的突變本身不會(huì)顯著影響你的整體健康，但它們加在一起會(huì)增加患特定疾病的風(fēng)險(xiǎn)。新研究表明，微小的遺傳差異可能會(huì)影響基因表達(dá)的許多方面。

“為了充分了解遺傳學(xué)是如何影響疾病風(fēng)險(xiǎn)的，我們Z終必須考慮所有可能與不同疾病相關(guān)的不同細(xì)胞類型、發(fā)育時(shí)間點(diǎn)和環(huán)境條件。這項(xiàng)研究是朝這個(gè)方向邁出的一步，”Battle說。

由于使用干細(xì)胞和定點(diǎn)取樣RNA表達(dá)的方法仍然是勞動(dòng)力和資源密集型的操作，因此短時(shí)間內(nèi)它不可能成為一種常用的診斷工具。然而，Battle希望，這種方法可以用來幫助識(shí)別影響疾病的基因，并指導(dǎo)設(shè)計(jì)有效的、有針對(duì)性的干預(yù)措施。