3D 组织图搭配基因组数据，科学家为视网膜疾病找新解

视网膜在视觉形成中起着重要作用，最近美国国家眼科研究所（National Eye Institute, NEI）团队首次绘制出人类视网膜细胞染色质 3D 组织图，透过与已知基因组数据整合，将能更深入了解相关基因表达和视网膜功能的调控作用，也能提供更多常见及罕见眼科疾病中视网膜功能变化的见解。

视网膜调控基因组拓扑结构

染色质是由 DNA、蛋白质及少量 RNA 组成的复合物，其纤维包裹着长长的 DNA 链缠绕在组蛋白周围旋转，反复循环形成高度紧凑的结构来收入每个细胞核内。所有的回路都会产生多个接触点，而在这些接触点上，超级强化子（super enhancers）、启动子（promoters）和转录因子等编码蛋白质的基因序列与调控序列就会产生相互作用。

长期以来，这些非编码序列都被认为是“垃圾 DNA”，但更先进的研究已经证明，正是这些序列控制哪些基因被转录以及何时被转录，揭露了非编码调控元件的具体机制，即使它们在 DNA 链上的位置与目标基因相距甚远，仍能很好发挥控制作用。

成人视网膜细胞是高度特化的感觉神经元，不会分裂因此相对稳定，相当符合探索染色质 3D 结构如何协助遗传讯息表达的需求，在《Nature Communications》新研究中，透过用于 3D 基因组组织研究的深度 Hi-C 测序（deep Hi-C sequencing）工具与 4 名捐赠者视网膜样本，NEI 团队成功打造出高分辨率的 3D 拓扑影像，其中包括视网膜细胞染色质内 7.04 亿个接触点。

随后透过将拓扑图与视网膜基因和调控序列数据整合，研究人员也建立出染色质内的动态图，其中包括基因活动热点以及不同程度的绝缘区域。透过整合工作，团队在视网膜基因上发现了不同的相互作用模式，显示染色质的 3D 组织确实在组织特异性的基因调控中发挥重要作用。

小鼠体内约有超过 35.7% 的基因对通过染色质环相互作用，研究人员发现，人类视网膜中的情况也是相同，这种跨物种的相似性，显示视网膜表达基因在染色质拓扑结构上的保守性，也更强调对视网膜基因调控的重要性。