来自德国慕尼黑赫尔姆霍茨中心的科学家们领导的一个国际小组利用先进的全基因组关联分析技术成功地识别出了与血小板数量和体积有可靠关联的53个基因组位点,并在随后一系列的生物分析实验中确定了新发现基因的功能。相关研究成果发表在最新一期(12月8日)的《自然》(Nature)杂志上。
血小板是哺乳动物血液中的有形成分之一,形态不规则,在止血、伤口愈合、炎症反应、血栓形成及器官移植排斥等生理和病理过程中发挥重要作用。血小板数量及体积异常均可导致疾病发生。当血小板数量异常增高或体积过大时可导致血栓风险增高,引发心脏病和中风。而血小板数值偏低则会增加出血倾向。
“从最初的遗传发现,到鉴别出导致血小板相关疾病的新基因。在这项研究中,我们俨然走过了一个完整的侦探历程,”文章的共同资深作者、剑桥大学Willem H Ouwehand教授说:“我们的目的是通过这项全基因组研究发现调控血小板数量和体积的基因,了解这些基因是如何‘指示’外周血干细胞来‘编排’每天亿万数的血小板形成的。最终我们还希望找到影响血小板形成,并与心脏病和中风密切相关的基因。”
为了能够达到上述研究目的,科研人员们制定了一个优先级的研究策略。按照这一策略,他们首先通过生物学功能分析鉴别出与血小板形成相关的基因,基于这些数据构建出一个“蛋白-蛋白”相互作用网络,以解析不同遗传因子之间的相互作用。最后,再在模式生物中研究这些基因的功能,并分析它们在进化中的保守性。
研究人员对来自欧洲、东南亚的多个不同家系的约6.7万人进行了大型全基因组关联分析,由此识别出了68个与血小板数量和体积有可靠关联的基因组位点,并证实这些位点与基因编码区域对应。在随后的斑马鱼和果蝇试验中,他们检测了新鉴别基因的功能,由此确定了了11个编码血细胞形成过程的新颖调控因子。并发现了一些与严重性出血性疾病密切相关的基因。
“这项研究为我们提供了一个成功的范例,即如何将基因组关联研究推动到功能研究层面上,”文章的共同资深作者,德国慕尼黑赫尔姆霍茨中心遗传病流行病学研究所的Christian Gieger博士说:“我们证实了可通过生物学和功能分析的方法大大提高我们对于遗传数据的理解。”
新研究不仅有助于我们了解血细胞形成相关的机制,还将推动确定出更多凝血异常相关疾病的基因。在未来这些基因或将成为有潜力的新靶标来开发更安全高效的血小板抑制剂,用于心脏病患者或中风患者的治疗。
推荐原文摘要:
New gene functions in megakaryopoiesis and platelet formation
Platelets are the second most abundant cell type in blood and are essential for maintaining haemostasis. Their count and volume are tightly controlled within narrow physiological ranges, but there is only limited understanding of the molecular processes controlling both traits. Here we carried out a high-powered meta-analysis of genome-wide association studies (GWAS) in up to 66,867 individuals of European ancestry, followed by extensive biological and functional assessment. We identified 68 genomic loci reliably associated with platelet count and volume mapping to established and putative novel regulators of megakaryopoiesis and platelet formation. These genes show megakaryocyte-specific gene expression patterns and extensive network connectivity. Using gene silencing in Danio rerio and Drosophila melanogaster, we identified 11 of the genes as novel regulators of blood cell formation. Taken together, our findings advance understanding of novel gene functions controlling fate-determining events during megakaryopoiesis and platelet formation, providing a new example of successful translation of GWAS to function.
(责任编辑:labweb)