3D 組織圖搭配基因組數據，科學家為視網膜疾病找新解

視網膜在視覺形成中起著重要作用，最近美國國家眼科研究所（National Eye Institute, NEI）團隊首次繪製出人類視網膜細胞染色質 3D 組織圖，透過與已知基因組數據整合，將能更深入了解相關基因表達和視網膜功能的調控作用，也能提供更多常見及罕見眼科疾病中視網膜功能變化的見解。

視網膜調控基因組拓撲結構

染色質是由 DNA、蛋白質及少量 RNA 組成的複合物，其纖維包裹著長長的 DNA 鏈纏繞在組蛋白周圍旋轉，反覆循環形成高度緊湊的結構來收入每個細胞核內。所有的迴路都會產生多個接觸點，而在這些接觸點上，超級強化子（super enhancers）、啟動子（promoters）和轉錄因子等編碼蛋白質的基因序列與調控序列就會產生相互作用。

長期以來，這些非編碼序列都被認為是「垃圾 DNA」，但更先進的研究已經證明，正是這些序列控制哪些基因被轉錄以及何時被轉錄，揭露了非編碼調控元件的具體機制，即使它們在 DNA 鏈上的位置與目標基因相距甚遠，仍能很好發揮控制作用。

成人視網膜細胞是高度特化的感覺神經元，不會分裂因此相對穩定，相當符合探索染色質 3D 結構如何協助遺傳訊息表達的需求，在《Nature Communications》新研究中，透過用於 3D 基因組組織研究的深度 Hi-C 測序（deep Hi-C sequencing）工具與 4 名捐贈者視網膜樣本，NEI 團隊成功打造出高解析度的 3D 拓撲影像，其中包括視網膜細胞染色質內 7.04 億個接觸點。

隨後透過將拓撲圖與視網膜基因和調控序列數據整合，研究人員也建立出染色質內的動態圖，其中包括基因活動熱點以及不同程度的絕緣區域。透過整合工作，團隊在視網膜基因上發現了不同的相互作用模式，顯示染色質的 3D 組織確實在組織特異性的基因調控中發揮重要作用。

小鼠體內約有超過 35.7% 的基因對通過染色質環相互作用，研究人員發現，人類視網膜中的情況也是相同，這種跨物種的相似性，顯示視網膜表達基因在染色質拓撲結構上的保守性，也更強調對視網膜基因調控的重要性。