科学家揭示1型糖尿病的表观遗传致病机理

　　11月29日，国际学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications）在线发表了一项由英国伦敦大学学院、伦敦玛丽女王大学科研人员及中国科学院上海生命科学研究院计算生物学研究所Andrew E.Teschendorff研究组的合作研究——Increased DNA methylation variability in type 1 diabetes across three immune effector cell types。通过设计新研究方案，开发新的计算方法，研究人员发现，三种免疫细胞表观遗传水平的变异可能与1型糖尿病的发生有关。这些只存在于糖尿病病人中的表观遗传变异的发现为糖尿病相关生物标志物的开发提供了可能。

　　1型糖尿病是一种由位于人体胰腺的胰岛素分泌细胞损伤所导致的自身免疫性疾病。近年来其发病率有逐渐上升的趋势，特别是在五岁以下的幼儿中。这表明某些非遗传因素可能在其中发挥重要作用。在该项目中，研究人员聚焦于表观遗传修饰——一种由环境因素引起的分子变异在其中发挥的作用，表观遗传修饰不影响DNA序列本身，只对DNA功能发挥产生影响。该研究主要集中于其中最重要的一种表观遗传修饰，即DNA甲基化，其通过影响基因表达从而导致疾病的发生与发展。

　　研究团队利用表观基因组关联分析（Epigenome-Wide Association Study, EWAS），对大数量人群相应样本的DNA甲基化水平进行检测，获得在正常人群以及患病人群中的差异甲基化位点，从而研究不同细胞中DNA甲基化水平变异是否与1型糖尿病的发生有关，以便进一步了解这种疾病的发生机制。由于表观基因组关联分析手段可能会受到某些干扰因素的影响，例如个体遗传水平差异以及血液样本（血细胞组成成分）差异，这些干扰因素会严重影响分析结果的准确性，基于这一原因，研究团队设计了新的研究方法从而克服这一障碍。

　　该研究在50对具有1型糖尿病表型差异的同卵双胞胎中展开，即双胞胎中其中一人患病，另一人正常。由于同卵双胞胎具有完全一致的遗传背景，因此这一方法可有效消除遗传背景差异带来的影响，从而更准确地评估表观遗传因素的作用。对每一对双胞胎，研究人员收集了被认为与糖尿病发生相关的三种不同类型免疫细胞，并在全基因组范围测定其DNA甲基化水平。Andrew Teschendorff开发了一种针对于此的新型统计算法，从而可获得患病个体不同免疫细胞中的表观遗传分子标记。研究表明，这些标记多位于与免疫细胞代谢相关的基因附近。

　　研究团队同时希望这一针对772个全基因组范围DNA甲基化图谱的新型实验与统计学方法会对未来表观遗传相关的研究起到积极的指导作用。

　　该研究为国际人类表观遗传联盟（International Human Epigenome Consortium (IHEC)）下属EU-FP7 BLUEPRINT 国际合作项目。Andrew Teschendorff的相关工作得到中科院上海生科院及英国皇家学会牛顿国际研究基金资助。