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跳躍基因 解密大腦疾病

刊登日期:2018-08-10
【本報綜合報導】人類身上共有二萬多個基因,找出哪些基因與大腦發育有關,將有助於未來提早篩檢疾病,甚至發展新的治療策略。陽明大學腦科學研究所利用「跳躍基因」(transposon)發展新的基因篩選方法,成功找出三十多個可能造成大腦發育疾病的基因,奠定後續基因研究的基礎,刊登《Nature Communications》(自然通訊)中。

許多新生兒大腦發育疾病,例如小腦症、平腦症、智力發展遲緩等,已被證實與基因有關,但到底人體中有多少基因突變,會導致大腦發育異常,一直是科學界嘗試解答的謎團。受限於基因數量龐大,且自然基因突變非常罕見,一個一個測試基因與疾病的關聯,幾乎是不可能的任務。

為了克服漫無目標地搜索突變基因,陽明大學腦科學研究所副教授蔡金吾研究團隊反其道而行,主動創造基因突變,並藉此觀察那些基因突變會造成大腦發育不良。他利用一種在DNA序列中會跳躍的基因,植入鼠腦神經幹細胞中誘發突變,並成功觀察到部分基因突變的確對神經細胞的生成、分化、遷移及連結造成影響,進而影響鼠腦的發育,運用這個全新的基因篩選方法,該團隊找三十三個可能與大腦發育相關的基因。

由於人類大部分的基因都可以在老鼠身上找到,大腦發育的過程也都非常類似,因此蔡金吾進一步與臺北榮總神經醫學中心關尚勇醫師與榮陽基因體中心林奇宏教授團隊合作,把在鼠腦中找到的基因與小兒癲癇患者的人腦基因進行比對,發現部分突變基因互相吻合,證實跳躍基因的篩檢方法,能加速找出造成大腦發育異常的罪魁禍首。同時,許多新找到的基因,目前仍尚未被科學界完整研究,這項研究將有助於找出未知基因與大腦發育異常的關聯。

蔡金吾表示,當初會有利用跳躍基因來誘發突變的想法,是因為基因突變的機率非常低,在自然界或人類中找到會致病的基因需要非常久的時間,而很多生物都有跳躍基因,例如玉米、昆蟲,甚至人類都有,才會想到利用這個方法加速細胞突變。

他說,因為許多動物與人類有很多共有基因,利用動物模型不僅可以克服直接在人體試驗的困難,也能幫助研究這些基因影響大腦發育的分子及細胞學機制。這個新方法的重要性在於克服現有傳統遺傳學的限制,不必從二萬多個基因內一個一個檢驗,就能快速找出與大腦發育有關的基因,對於基礎科學以及後續醫學應用具有原創性貢獻。

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