在人体胚胎发育（embryogenesis）过程中，心脏为第一个发育的器官。心脏发育的形态和分子机制已经被科学家详细研究，这些研究包含参与心肌细胞（cardiac myocytes）特化（specification）与分化（differentiation）的讯息传递与转录因子（transcription factor）网络，而在心肌细胞转换的过程中，有许多基因表现也发生改变。反过来说，表观遗传（epigenetic）能调控心肌细胞基因表现，包含 CpG 甲基化（CpG methylation，mCpG）和组蛋白（histone）修饰。然而，在胎儿心肌细胞成熟到成人心肌细胞以及导致末期心脏衰竭等心脏疾病的过程中，表观遗传所扮演的角色和调控机制仍然不清楚。
近日，由佛莱堡大学（Toxicology at the University）临床与实验性药理学与毒理学研究所 Ralf Gilsbach 博士和 Lutz Hein 博士所率领的研究团队指出，他们定序出人类从产前发育、产后成熟到衰竭时的心肌细胞的表观基因体（epigenome），并指出表观遗传调控心肌细胞于胎儿到死亡时的基因表现的机制，此研究刊登于《自然通讯》（Nature Communications）期刊。
该研究团队为使用全基因体重亚硫酸盐定序法（whole-genome bisulfite sequencing， WGBS）、5-烃甲基-胞嘧啶定序法（5-hydroxymethyl-cytosine sequencing，5hmC-seq）、染色体免疫沉淀定序法（chromatin immunoprecipitation sequencing，ChIP-seq）和 RNA 定序（RNA-seq），定序出人类心肌细胞发育、成熟到产生疾病的完整基因体，包含 DNA、表观遗传标记、RNA 等。他们接续分析超过一万亿个定序讯息，发现了 10 万个以上的基因开关（switches），能影响心肌细胞的基因表现。目前，该研究团队整理这些数据，进而建立一个完整的心肌细胞生老病死的基因调控图谱（atlas）。
该研究团队指出，胎儿发育和产后成熟时，CpG 甲基化与组蛋白标记（markers）上的顺式调控区（cis-regulatory）及基因区，会共同调控心肌细胞的转录体（transcriptome）。相反地，末期心脏衰竭时，组蛋白标记会被活化进而改变心肌细胞的基因表现，而 CpG 甲基化和抑制性染色体标记的表现却没有发生变化。值得注意的是，在心肌细胞中的顺式调控区中，有相当多的心血管疾病相关的基因变异。
该研究团队最后指出，他们期望将来能从此表观遗传图谱中，找出调控心肌细胞最重要的机制，将而找出治疗心脏疾病的方法。
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1. Gilsbach R, et al. Nat Commun. 2018 Jan 26;9(1):391.
2. https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180129094152.htm
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