科技日報記者 張夢然

長期以來，人類基因組中約98.5%的非編碼DNA被視為“垃圾”，因為它們?nèi)狈γ鞔_功能。然而越來越多的研究表明，這些區(qū)域在基因調(diào)控、發(fā)育過程和進化中扮演著關(guān)鍵角色。發(fā)表于最新一期《細胞·基因組學(xué)》的研究中，一個國際團隊結(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。

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

研究發(fā)現(xiàn)，這些重復(fù)序列并非如過去認為的那樣“無用”，而是在人類干細胞中具有活躍功能。當(dāng)L1被關(guān)閉后，相關(guān)基因的表達出現(xiàn)紊亂，腦類器官的正常生長也受到顯著干擾。這表明L1轉(zhuǎn)座子在調(diào)控神經(jīng)發(fā)育過程中發(fā)揮著重要作用。從進化角度看，這類活動可能有助于解釋人類大腦與其它靈長類動物之間的差異；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?；顒涌赡軈⑴c疾病發(fā)生。

團隊成員表示，最新發(fā)現(xiàn)說明重復(fù)DNA并非無用的進化殘留，而是大腦中基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。目前，他們正利用患者來源的細胞和腦組織樣本，進一步探索轉(zhuǎn)座子在帕金森病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用，以揭示其致病機制，并為未來開發(fā)新的治療策略提供依據(jù)。