唧唧堂名校科研介绍2014-10-20 5:22 PM

妈妈的年龄会有助于预测线粒体病吗?



对线粒体疾病的“母亲年龄效应”的发现可能成为遗传咨询和报告研究人员的重要工具。他们的研究发现可以用来预测母体卵细胞中线粒体DNA突变的累积,以及这些突变对儿童的传递。这些突变导致了超过200种疾病并会诱发例如糖尿病,癌症,帕金森氏病和阿尔茨海默氏病等其他疾病。研究发现,高龄产妇和他们生产的孩子都表现出更高的线粒体DNA变异率。线粒体是细胞内产生能量并含有自我DNA的结构。宾夕法尼亚州立大学生物学教授兼实验主要研究者之一Kateryna Makova表示,许多线粒体疾病会影响人体多个系统。这种毁灭性疾病会影响心脏,骨骼肌和大脑等需要大量能量的器官,并且无法治愈,因此有关这类疾病传递的研究发现非常重要。


血液和脸颊细胞

由于母亲会将遗传基因传递给孩子,该研究团队已着手了解产妇年龄是否会对母亲和孩子的线粒体DNA(mtDNA)基因突变累积产生重要作用。研究团队和宾州州立Milton S. Hershey医疗中心的儿科医生Ian Paul进行了研究合作。他们对39对健康母子的脸颊进行了血液和细胞采样。由于线粒体DNA的母系遗传性,父系线粒体DNA不是研究的影响因子。对健康个体的研究为有关致病突变的未来研究提供了基准。通过DNA测序,研究人员在更年长的母亲受测者的血液和脸颊细胞中发现了更多突变。参与实验的母亲受测者的年龄范围介于25至59之间。Makova表示这一发现并不令人惊讶,因为细胞会随着年龄增长而不断分裂,因此我们将会有更多突变基因。但是研究还发现更年长母亲生产的孩子会具有更高的突变率,这令人十分惊讶。研究人员认为类似的突变过程正在母亲体内的细胞和她们的种系中发生。


“瓶颈”预测

这项研究引发了另一项有关卵细胞发育的重要发现。虽然我们已知发育中的卵细胞会经历一个线粒体DNA分子数量下降的瓶颈,但科学家们仍不知道这个瓶颈出现时的大小规模。Makova解释道,如果瓶颈问题规模很大,那么母亲的线粒体基因构成将会传递给她的孩子。反之假如瓶颈很小,即在卵细胞发育过程中线粒体分子出现骤降,那么孩子的遗传构成将可能和母亲的产生显着差别。研究发现这种瓶颈问题实际上非常小。

这一研究发现对那些罹患线粒体疾病的母亲来说显得尤为重要。对于许多线粒体疾病, 70%至80%的分子需要具有该疾病的致病变种才能发病;但对于其他分子来说,只需要10%具有致病变种的线粒体DNA分子就能致病。Makova表示,就像我们研究发现的那样,如果瓶颈很小,那么这些比率就可以造成显著改变。 了解瓶颈的大小规模有助于我们在一定范围内预测那些携带疾病的分子被传递给孩子的比率。

了解母亲年龄影响力和瓶颈规模将对计划生育产生极大裨益。 掌握一定的预测能力后,遗传咨询专家能更好地为夫妇提供有关线粒体疾病传递给下一代的机率的建议。大家都在关注唐氏综合症,因为这是一种常见性遗传障碍;现在我们了解了另一系列可能受母亲年龄影响的遗传障碍,掌握这方面知识将会为那些进行计划生育决策的夫妇提供有力帮助。该研究在线发表在PNAS上。

除来自宾夕法尼亚州立大学的研究人员以外,来自英国诺丁汉特伦特大学和美国加州大学伯克利分校的研究合著者也为这项实验作出了贡献。宾夕法尼亚州立大学Huck生命科学学院,宾夕法尼亚卫生部门,Battelle纪念研究所和宾夕法尼亚州立大学临床和转化科学研究所为这项研究工作提供了资助。


英文报道:

CAN MOM’S AGE HELP PREDICT MITOCHONDRIAL DISEASE?


论文原文:

人类线粒体DNA遗传的母亲年龄影响和严重生殖系瓶颈, 2014年9月8日发表于《PNAS》

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