老鼠是用于研究人类生物学和疾病的一种普通模型,但是一项新的研究质疑这是否是一种准确的方法,考虑到这两个物种之间除了许多相似之处以外还有一些明显的差异。
结果发表在《自然》杂志上的四篇论文中。
通过检查涉及调节小鼠和人类基因组的遗传和生化程序,一个国际研究小组发现,在大多数情况下,参与控制基因活性的系统在小鼠和人类之间有许多相似之处。这些系统包括免疫系统,新陈代谢和应激反应,并且通过进化得以保存。
“我们知道,鼠标主要是人类的好模型。我们发现,从小鼠到人类,许多过程和途径都是保守的。这使我们能够通过研究反映人类生物学的小鼠生物学方面来研究人类疾病,”《自然研究》主要共同作者之一任兵在一份声明中说。
但是,虽然这些啮齿动物和人类通常拥有相同的基本遗传机制,但细节上却有所不同。例如,如先前的研究表明,对于小鼠免疫系统,某些基因的活性在小鼠和人类之间会有所不同。然后,研究人员随后鉴定了在小鼠中发现的一些基因,这些基因在人类中缺乏对应基因。
Ren解释说:“这可能是鼠标和人类适应各自环境的结果。”
小鼠和人类可能共享相同蛋白质编码基因序列的70%,但实际上仅占其整体基因组的1.5%,这表明两者之间存在很大的差异空间。
两项伴随研究进一步阐明了完全不同,特别是涉及130万个基因组位置(称为DNase 1超敏性),它们可识别调节性DNA。通过将45种小鼠细胞和组织类型与人类的细胞和组织类型进行比较,他们发现这些元素中大约35%被小鼠和人类共享,但是它们在不同类型的细胞中具有活性。
这项研究的高级作者,来自华盛顿大学西雅图分校的研究员约翰·斯塔玛托南诺普洛斯说:“小鼠和人类基因组在调控中具有共同的语言,但是在进化上具有极大的灵活性。”“例如,在小鼠肝脏中有活性的元素可能被重新设计为在人脑中有活性。”
考虑到这些差异,科学家可以更好地确定何时使用实验室小鼠来研究人类生物学和疾病,以及更清楚地了解某些小鼠模型的局限性。
该发现由老鼠ENCODE联盟报告,并在《自然》杂志的主要研究以及“老鼠与人类之间的调节信息保守原理”,“老鼠基因组中DNA元素的比较百科全书”和“在哺乳动物调节进化过程中保护反式作用电路。”