NatBiotechnol：基因組中的“黑物質——DNA重復片段”

　　基因組的大部分區域由重復片段組成。這些“ DNA重復序列”在錯誤位置的擴增可能會產生嚴重后果。然而，DNA重復序列的擴增非常難以分析。柏林馬克斯·普朗克分子遺傳學研究所的研究人員最近開發的一種方法可以詳細查看這些以前無法進入的基因組區域。它結合了納米孔測序，干細胞和CRISPR-Cas技術。該方法可以改善未來各種先天性疾病和癌癥的診斷。

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　　在脆性X綜合征中，重復序列已在X染色體上的一個名為FMR1的基因中擴增。 文章作者Müller說：“細胞識別出重復區域，并通過將甲基連接到DNA來關閉它。”這些小的化學變化具有表觀遺傳效應，因為它們使基礎遺傳信息保持完整。 Müller解釋說：“不幸的是，表觀遺傳標記擴散到了整個基因，導致其被完全關閉。”已知該基因對于正常的大腦發育至關重要。他說：“沒有FMR1基因，我們會看到嚴重的發育遲緩導致不同程度的智力殘疾或自閉癥。”

　　在大多數情況下，女性個體受疾病影響較小，因為重復區通常僅位于兩個X染色體之一上。由于未改變的基因的第二個副本沒有在表觀遺傳上發生改變，因此它能夠彌補遺傳缺陷。相比之下，男性只有一個X染色體和一個受影響基因的副本，并顯示出更加嚴重的臨床癥狀。

　　在這項研究中，Müller和他的團隊研究了源自患者組織的干細胞的基因組。他們能夠確定重復區域的長度及其表觀遺傳特征。研究人員還發現，即使在單個患者的細胞之間，重復區域的長度也會有很大的差異。

　　研究人員還用源自患者的細胞測試了其過程，該細胞在C9orf72基因的兩個拷貝之一中包含一個擴展的重復序列。這種突變導致額顳葉癡呆和肌萎縮性側索硬化的最常見的單基因原因之一。

　　“關于高度重復的DNA序列，常規方法受到限制。而且無法同時檢測重復序列的表觀遺傳特性”。然而，科學家通過使用納米孔測序技術能夠成功地分析這些區域。

　　“借助CRISPR-Cas系統和我們的算法，我們可以檢查基因組的任何部分-尤其是那些使用傳統方法難以檢查的區域，” Müller說：“有證據表明，重復序列在神經系統發育過程中會增長，我們希望對此進行仔細研究。”