識別可導致兒童疾病的精子突變

在整個發(fā)育、生命和衰老過程中，所有人類細胞都會積累突變，從而導致所謂的嵌合現(xiàn)象，即同一個人的不同細胞具有不同的 DNA 序列或基因組成。

馬賽克現(xiàn)象發(fā)生在每個人身上，但大多不引人注意。然而，如果異常細胞的數(shù)量開始超過正常細胞，就會導致疾病。當人類精子或卵細胞中出現(xiàn)嵌合現(xiàn)象時，突變會影響具有突變的男性或女性及其后代。

在 2021 年 8 月 12 日發(fā)表在 Cell 上的一項研究中，Rady 兒童基因組醫(yī)學研究所和加州大學圣地亞哥分校醫(yī)學院的研究人員描述了一種觀察和計數(shù)這些突變的新方法，并使用這些數(shù)據(jù)來預(yù)測這些突變對未來的孩子。

值得注意的是，他們報告說，每 15 名男性中就有 1 人可能在其精子中攜帶可能對其后代產(chǎn)生不利影響的突變。

先前的研究表明，老年男性在其子女中患某些疾病的風險更高，例如自閉癥譜系障礙 (ASD) 和某些形式的先天缺陷。在最新的研究中，研究人員比較了老年男性和年輕男性的精子，以確定突變的任何差異。

他們發(fā)現(xiàn)可檢測的突變在數(shù)量上沒有差異，這表明這些突變會在后代中產(chǎn)生穩(wěn)定的疾病風險。研究結(jié)果還表明，與年齡相關(guān)的突變似乎最有可能出現(xiàn)在單個精子細胞中，這些細胞發(fā)生在目前的檢測水平以下。

“我們早期的研究告訴我們，精子突變是導致自閉癥和癲癇等疾病的原因，但對沒有家族病史的男性的影響完全未知，”資深作者、醫(yī)學博士、神經(jīng)科學 Rady 教授 Joseph Gleeson 說。在加州大學圣地亞哥分校醫(yī)學院和 Rady 兒童基因組醫(yī)學研究所神經(jīng)科學研究主任。

研究人員使用最先進的機器學習工具，在整個基因組中對多個樣本中的精子進行了數(shù)百次測序，以發(fā)現(xiàn)僅出現(xiàn)在一小部分細胞中的突變。

“我們發(fā)現(xiàn)，男性的每次射精平均有 30 個突變，”共同第一作者、格里森實驗室的博士后學者楊曉旭博士說。“幾乎所有這些都是在 6 到 12 個月的連續(xù)采樣中發(fā)現(xiàn)的，而大多數(shù)突變在唾液或血液樣本中完全不存在。” 楊說，這些數(shù)據(jù)表明突變僅限??于精子細胞，也驗證了他們的檢測方法。

“令人驚訝的是，”共同第一作者、科羅拉多大學醫(yī)學院兒科臨床遺傳學和新陳代謝助理教授、格里森實驗室前博士后學者 Martin Breuss 博士說，“老年人和年輕人之間的比較顯示出的突變幾乎沒有差異，這告訴我們這些突變可能發(fā)生在父親還是胚胎時，在那里突變可能存在，直到男人有了孩子才被發(fā)現(xiàn)。”

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