科学家发现阿尔茨海默病中基因组三维组织发生变化
卡内基梅隆大学、匹兹堡大学医学院、华盛顿大学及其他机构的研究人员发现，阿尔茨海默病患者某些脑细胞中的基因组三维组织会发生变化。这些变化与基因活性以及脑组织的空间组织变化有关，ScienceDaily报道。
研究结果发表于《科学》期刊。科学家分析了患有和未患有阿尔茨海默病人士的前额叶皮层死后样本。参与者参加了一项长期痴呆症研究，并在去世后将自己的大脑捐赠用于科学研究。
如何研究DNA变化
细胞中的DNA并非以一条直线状链存在，而是折叠成复杂的三维结构。这种组织方式会影响哪些基因可被接触和处于活跃状态，因此可能影响细胞的功能。
研究团队采用了GAGE-seq技术，该技术能够在单个细胞内测量基因表达和基因组的三维接触。研究人员将这些数据与空间转录组图谱结合，后者保留了完整脑组织中基因活跃位置的信息。
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研究人员还使用了深度学习模型Hicformer。该模型结合DNA序列信息、基因组折叠的一般规律以及其不同区域之间物理接触图谱，以预测不同细胞类型中的基因活性。
基因组区域的边界更不清晰
在阿尔茨海默病患者的细胞中，被称为区室的大型活跃和非活跃基因组区域的边界较不明显。作者将这一现象称为区室混合增强。在几种脑细胞类型中，研究人员还记录到相近基因组区域之间的接触减少，而遥远区域之间的接触增多。
区室混合更明显的细胞总体上具有较低的基因活性水平。研究人员还发现，基因与控制其开启或关闭的邻近调控元件之间的相互作用较弱，同时一些中等距离的接触变得更强。
这些结构差异与神经元和突触相关基因程序活性降低，以及代谢和细胞应激反应变化有关。研究人员还发现，这与小胶质细胞——大脑的免疫细胞——中的细胞衰老程序有关。后续研究可以检验，基因组架构的个别变化是否会促进疾病发展，以及受影响的调控区域今后是否可能成为治疗研究的目标。
