Medical Research

    【百畅微评】本研究解剖了X染色体上的一段DNA的数十个基因功能。没症状的基因缺失并不一定说明此基因不重要，而可能有以下两种可能：此基因功能很重要，因此它在基因组另一位置有备份。或者，此基因的功能在此当前成长和生存环境中还没有大用。

      在2010年，意大利科学家报道称，一名妇女和她的女儿表现出一系列令人费解的障碍，包括癫痫和腭裂。这位母亲曾经失去一个15天大的儿子，死于呼吸衰竭，该研究小组注意到，这位母亲和女儿在其X染色体上都有一大块DNA缺失。但是研究人员无法明确说明这些问题与基因缺失之间有关联。

     目前，宾夕法尼亚大学和费城儿童医院（CHOP）的一个研究小组证实，这些患者的疾病是由基因反常造成。研究人员制备了缺乏相同DNA区域的小鼠模型，发现这些动物也遭遇到与那位母亲及其女儿和儿子一样的障碍——腭裂、癫痫和呼吸困难，这是被称为人类Xq22.1缺失综合症的一种疾病。同时，研究人员通过阐明这种综合症的遗传基础，为这类疾病的潜在分子机制以及从生物学根源上对其进行治疗，奠定了基础。

     相关研究结果发表在最近的国际著名学术期刊《Human Molecular Genetics》，宾夕法尼亚大学兽医学院动物生物学系的P. Jeremy Wang教授与博士后周建（音译，Jian Zhou）共同指导了这项研究。P. Jeremy Wang教授早年毕业于北京大学医学部，1997年在康奈尔大学获分子生物学和遗传学博士学位，长期从事雄性减数分裂领域的研究，利用减数分裂相关基因的小鼠敲除模型，发现了数个减数分裂的关键调控因子。目前拥有包括NIH等机构提供的多项基金支持，在Nature Genetics，PNAS，J Cell Biol，Mol Cell等权威期刊上发表科研论文30多篇。其他作者包括宾夕法尼亚大学兽医学院的N. Adrian Leu和CHOP的Wang教授指出：“这项研究表明，在小鼠中删除这个基因区域，使它们做出的响应与缺失相同区域的人一样。因为我们有小鼠模型，所以，我们可以进行仔细分析，设法从遗传学角度查明是哪些基因在起作用。”

    为了探究这部分DNA（超过100万个碱基对）缺失所产生的影响，宾夕法尼亚研究小组将DNA特定缺失的小鼠进行杂交，产生了缺少人患者中所缺失的整块DNA的小鼠后代。很快他们发现，所有的雄性小鼠在出生后因呼吸衰竭而死亡。一条X染色体正常、另一条X染色体具有这块缺失遗传物质的雌性小鼠则存活下来，但是有不同程度的症状，包括癫痫、腭裂和其它发育问题。

    Wang教授指出：“我们认为，这是由于X染色体失活偏移。在雌性小鼠中，其中一个X染色体的表达被随机地‘沉默’，因此在正常情况下，雄性和雌性小鼠具有来自这个性染色体相同剂量的遗传物质。在这种情况下，如果更多的雌性细胞‘沉默’具有缺失的X染色体，综合症

    引起可观察到的出生缺陷的缺失遗传物质范围很大，研究人员为了缩小这个范围，通过转基因制备了一种类型小鼠，它缺乏原始基因缺失的第一个2/3，也制备了缺乏最后1/3的另一种小鼠模型。

    出乎意料的是，缺乏X染色体2/3区域（包括17个基因）的小鼠，没有表现出任何的呼吸衰竭、腭裂或癫痫。Wang教授表示：“这些小鼠好好的。这让我们感到非常惊讶，删除X染色体该区域的许多基因，并没有对小鼠造成明显的问题。”

    缺失目标区域最后350个碱基对的小鼠并非如此。与缺失整个基因区域的小鼠一样，这些小鼠产生了一系列相同的问题：雄性小鼠出生后死亡，雌性小鼠具有腭裂、出生后死亡的概率更高、发育迟缓和癫痫发作。

    排除这个更小区域（在人类没有等价物）中的基因后，研究人员只留下4个基因。所有4个基因都属于相同的基因家族，编码参与细胞信号转导的蛋白质。Wang教授称：“这些蛋白质参与神经递质的神经元回路和活动。这可能就是为什么我们看到，缺乏这些X连锁基因一个拷贝的女性患有癫痫症。”

    Wang教授及其同事们计划继续研究这4个基因，以确定哪个基因在缺失时会导致发育问题，如腭裂和癫痫。从这项研究和未来研究所获得的信息，可以告知产前检测，给医生事先警告，来治疗新生儿可能出现的呼吸问题和其它问题。

    对缺失这些基因如何会引起癫痫的了解，也将帮助指导这类疾病的治疗。Wang教授说：“仅在美国，癫痫和腭裂每年就影响上千上万的孩子，而呼吸衰竭是早产和低出生体重婴儿的一个特殊问题。发现这些疾病的致病基因，对临床具有一些非常重要的意义。”