韩国国内研究团队发现了决定个体在成年期罹患痴呆等脑部疾病易感性的脑免疫基因。预计这一成果将成为阐明包括退行性脑疾病在内的多种脑部免疫反应成因及制定治疗策略的重要线索。
KAIST表示,生命科学系 Jung Inkyung 教授研究团队与基础科学研究院(IBS)血管研究团副团长兼 KAIST 生命科学系教授 Jung Wonseok 的研究团队组成的联合研究组,于24日宣布,他们首次在全球范围内揭示,在“星形胶质细胞(astrocyte)”的发育过程中,特定基因在调节成年期脑免疫反应中发挥核心作用。
(自左起)Jung Wonseok 教授、Park Hyeonji 博士研究生、Park Sungwan 博士、Jung Inkyung 教授。KAIST 提供
View original image联合研究团队应用“立体三维表观基因组分析技术(对DNA遗传信息开启与关闭状态进行分析的技术)”,对星形胶质细胞发育过程中的转录组、染色质可及性以及“立体三维基因组相互作用(观察DNA在空间中如何折叠并彼此接触的技术)”进行整合分析,在星形胶质细胞的生长过程中鉴定出55种重要的基因调控蛋白(转录因子)。
特别是,当利用小鼠模型对在脑和脊髓中占比较高的星形胶质细胞的各发育时期基因调控程序进行精密分析时,研究团队确认,“NR3C1(糖皮质激素受体,Glucocorticoid Receptor)”基因在出生后不久的发育阶段中,发挥着长期抑制免疫反应的关键调节作用。
也就是说,在婴儿大脑最初发育时,NR3C1起到“最重要开关”的作用。但是否存在NR3C1,对婴幼儿期大脑的发育过程本身并未产生明显影响。相反,进入成年期后,如果缺乏NR3C1,当大脑发生自身免疫性疾病(机体免疫系统攻击自身大脑的疾病)时,大脑会引发过度炎症反应,从而成为加重病情的原因。
基于此,联合研究团队得出结论:NR3C1在婴儿大脑中扮演着“表观遗传预激活(epigenetic priming)”控制按钮这一发动机预热开关的角色,提前为开启免疫开关做好准备,正因如此,成年后大脑才能避免出现过度的免疫反应。
表观遗传预激活控制,是指即便NR3C1基因当下尚未表达,也通过预先准备好开关,使其在需要时能够立即被激活的过程。
IBS副研究团长 Jung Wonseok 称:“联合研究团队首次揭示,星形胶质细胞的免疫功能是由表观遗传记忆所调控”,“研究结果今后将有助于阐明阿尔茨海默病等退行性脑疾病的致病原因。”
KAIST生命科学系教授 Jung Inkyung 表示:“本研究的意义在于证实,星形胶质细胞发育的特定时期(时间性调控窗口)可能左右成年期和老年期脑疾病的易感性”,“基于三维基因组结构的研究,有望帮助我们理解多发性硬化症(Multiple Sclerosis)等免疫性脑疾病新的发病机制,并推动治疗策略的开发。”
此外,本次研究由KAIST生命科学系 Park Sungwan 博士和博士研究生 Park Hyunji 作为共同第一作者参与完成。研究结果近期已发表于国际学术期刊《Nature Communications》在线版。
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