由Garvan医学研究所领导的一项新研究表明，表观遗传学改变是一种DNA控制形式，它使人类发展后期与癌症相关的某些基因失活了超过4亿年。
研究人员发现，在人类某些癌症中开启的基因也存在于斑马鱼中-但在受精的几小时内就被“沉默”了。这项研究为我们的表观遗传学如何调控基因提供了新的思路，其中的一些基因与生命后期较远的癌症发展有关。它还揭示了表观基因组如何“重置自身”在斑马鱼和人类胚胎之间的显着差异，这可能会指导表观遗传的未来研究。
负责这项研究的发育表观基因组学实验室负责人Ozren Bogdanovic博士说：“我们已经表明，我们保留了这种与人类癌症相关的基因而关闭的胚胎事件。”“这很有趣，我们仍然不知道为什么会这样，但是这表明保持这些基因沉默对人类健康至关重要。”
研究结果发表在《自然通讯》杂志上。
一个意外的亲戚
乍一看，人类和斑马鱼（南亚本地的一种微小的鱼类）似乎几乎没有联系-实际上，我们共同的祖先可以追溯到4亿多年前。
但是从基因上讲，斑马鱼和人类并没有太大的不同-我们共享大约70％的蛋白质生产基因。由Garvan领导的小组着手研究在胚胎发育过程中如何保护表观遗传变化，以控制DNA的“读取”方式。
基因部分受甲基化控制-DNA上的标签“阻止”基因被读取。
研究人员首先从发育中的斑马鱼胚胎中分离出原始生殖细胞，即精子和卵的前体细胞，并生成了全基因组亚硫酸氢盐测序（WGBS）数据-细胞中所有DNA甲基化的快照。
斑马鱼基因组的父亲形象
研究小组发现了哺乳动物和斑马鱼胚胎中DNA甲基化方式的根本差异。
在人类中，当精子使卵子受精后，这些DNA甲基化标签大多“清扫干净”，然后再次逐渐甲基化，以确保胚胎能够正确发育。相反，斑马鱼的胚胎保留了父亲的甲基模式。
在这项研究中，研究人员发现斑马鱼的原始生殖细胞也不重置其甲基化模式，而是继承父系DNA甲基化模式。这与哺乳动物原始生殖细胞中的发现相反，哺乳动物原始生殖细胞对其DNA甲基化标签进行了第二次“清扫”。研究人员说，这一发现阐明了种系发育的分子原理，并突出了斑马鱼作为一种有用的实验模型，用于研究表观遗传学特征如何世代遗传。
此外，研究人员在发育的四个阶段筛选了斑马鱼胚胎中DNA的甲基化方式。他们在受精后的24小时内发现了68个甲基化的基因，这些基因在胚胎发育的早期被甲基化并关闭。
该研究的第一作者，合着者Ksenia Skvortsova博士说：“有趣的是，这些基因中的大多数属于一个称为睾丸癌抗原的组。”“我们的工作表明，这些是在斑马鱼和哺乳动物中被“沉默”或被DNA甲基化靶向的一些最早的基因。
对古老机制的新见解
编码癌症-睾丸抗原的基因（简称CTA）仅在雄性睾丸中有活性，而在人类的所有其他组织中却被关闭。由于未知的原因，CTA基因在某些癌症（例如黑素瘤）中再次开启。
Bogdanovic博士说：“哺乳动物和鱼类在发育胚胎方面有非常不同的策略。”“但是尽管采取了非常不同的策略，但似乎在整个进化过程中CTA基因的控制都是保守的。”
尽管这项工作为我们的发展提供了新的思路，但它可能会影响人类健康的未来。针对CTA的药物已经被研究作为一种潜在的癌症治疗方法。当前的研究提供了更多有关CTA的重要性以及在进化过程中对其进行严格控制的证据。
