自閉症會遺傳嗎?與基因串聯重複序列擴增有關!

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在每 54 名美國兒童中,就有 1 名受自閉症(autism)影響,雖然該病的遺傳力在 50% 至 90% 之間,但目前與自閉症相關的遺傳變異比預期的風險要低,這代表有關疾病還有其他可能變異。

刊登於《Nature》一項新的研究發現,擴增的串聯 DNA 重複序列似乎解開自閉症遺傳學的部分謎題。

為什麼自閉症患者更有機會生下自閉症寶寶?

先前的研究發現自閉症患者的罕見序列拷貝數和其他復雜的結構變異有所增加。近日,加拿大病童醫院(Hospital for Sick Children)的研究團隊分析了患病和未患病個體之間的 DNA 串聯重複的頻率,然後發現自閉症兒童中的基因串聯重複擴增的發生率高於未受影響的兄弟姊妹。串聯重複的擴增通常位於外顯子和剪接點附近,以及與神經系統發育和心血管系統相關的基因附近,提示它們可能如何影響疾病。

該研究團隊首先從數個研究計畫中挑選出 20000 多個基因組樣本,然後使用 ExpansionHunter Denovo 演算法,尋找串聯重複序列擴展的證據。該演算法檢測串聯重複序列,其片段(motifs)長度介於 2 至 20 個鹼基對之間,比定序讀取長度更長。然後,他們在人類基因組的 31793 個不同區域中鑑定出 37865 個串聯重複片段。不出所料,大多數基序富含 AC 或AG,通常位於已知的串聯重複區域中。不過,約 42% 包含串聯重複序列的區域是先前所未發現的。

再來,藉由負擔檢驗得知,自閉症兒童比未患病的兄弟姐妹更容易攜帶罕見的基因串聯重複序列擴增,約有 23.3% 的自閉症兒童和 20.7%的未患病兒童中發現了重複性擴張,這說明了自閉症病童多了 2.6% 的機率會遺傳給下一代。這些序列擴展似乎是串聯重複序列的進一步增長,而串聯重複序列在受影響的孩子的父母基因中數量已經很可觀。

與自閉症有關的序列擴展更可能出現在外顯子區域和剪接區域,位於轉錄起始位點和剪接點附近,並影響通常比其他基因受到更多限制的基因。受影響的基因也更可能與神經系統發育、心血管系統和肌肉組織有關。

其他基因重複序列疾病可能與自閉症有關

一種 CTG 的重複擴展出現在與第 1 型肌強直營養不良症(myotonic dystrophy type 1, DM1)有關的 DMPK 基因中。該疾病的特徵是肌肉無力,但大約 5% 的 DM1 患者也患有 自閉症。

該研究團隊從來自不同家庭的 7 名自閉症患者和 1 名未受影響的兄弟姐妹中找到了這樣的基因重複擴展,驗證了實驗的假設。這項結果證實了先前對自閉症和 DMPK 串聯重複序列擴增之間存在關聯的懷疑。另外其他 9 個基因的重複序列似乎是可能和自閉症相關性最高的基因,但是由於這些重複序列非常罕見,他們無法評估其對自閉症的影響。他們也補充指出,可能需要更大的規模和新演算法來進行此類分析。

本研究結果代表了自閉症遺傳學的重大進步,因為他們發現了串聯重複序列擴增中涉及的、以前沒有使用常規基因組分析來鑑定的許多基因。然而,發現與自閉症有關的基因是否能幫助後續產期檢查的革新或藥物應用、開發甚至是基因檢測都是一個思考方向。無論如何,這項新研究著實為精確診斷與醫療帶來新的機會,有望在未來為自閉症患者帶來更好的生活品質,以及讓更多人能更了解此疾病,並給予支持。

延伸閱讀:造成自閉症的真兇 ── Trio 基因是你 ?!

參考資料:
1. https://www.genomeweb.com/genetic-research/individuals-autism-more-likely-have-expanded-tandem-dna-repeats#.Xx-Vtp4zY2w
2. https://www.ctvnews.ca/health/breakthrough-in-autism-spectrum-research-finds-genetic-wrinkles-in-dna-could-be-a-cause-1.5041584

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