中研院:我們在自閉症基因分析有了新發現,這將是一個大進展

自閉症譜系障礙(autism spectrum disorder,簡稱ASD)是一種腦部發育障礙所導致的複雜疾病,患者往往在社交溝通、互動及表達上有障礙,成因目前仍未有定論,普遍認為與遺傳及基因變異有關。中央研究院基因體研究中心研究員莊樹諄研究團隊,首次系統性建構環狀RNA(circular RNA1)在自閉症腦部的基因調控網路圖譜,有助於增進對自閉症致病分子機制的理解。該篇論文已於今(109)年3月刊登在《基因體研究》(Genome Research)。

 

環狀RNA是一種單鏈封閉式環型結構,且特別高度表現在神經系統。莊樹諄研究團隊利用大數據分析找到在自閉症患者大腦皮質中表現量異常的環狀RNA,並預測其調控路徑,結合分子生物實驗後證實:環狀RNA像海綿一樣吸附特定的微RNA(miRNA),使其失去或降低對下游自閉症風險基因調控的能力。有關環狀RNA、微RNA、與下游基因在自閉症腦部的調控網路關係,過去並未被有系統地探討。

不過,中研院今天表示,基因體研究中心研究員莊樹諄研究團隊利用大數據分析,找到在自閉症患者大腦皮質中表現量異常的環狀RNA,並預測其調控路徑,再結合分子生物實驗後證實,環狀RNA像海綿一樣吸附特定的微RNA(miRNA),使其失去或降低對下游自閉症風險基因調控的能力。

偵測在自閉症患者大腦皮質中表現異常的60個環狀RNA。(圖源:中研院)

 

偵測在自閉症患者大腦皮質中表現異常的60個環狀RNA

中研院說,莊樹諄所率領的大數據分析與神經科學實驗室團隊,透過先前開發的環狀RNA偵測軟體(NCLscan),設計大數據分析流程,從超過200個樣本的轉錄體定序(RNA-seq)資料,找到60個在自閉症患者大腦皮質中表現異常的環狀RNA。再經統計模型分析顯示,根據此60個環狀RNA的表現情形,能有效區別自閉症與非自閉症樣本,因此可判定這些環狀RNA與自閉症的發生應有關連。中研院表示,團隊也進一步預測這些環狀RNA的下游調控路徑,建構出8170個環狀RNA、微RNA、信使RNA(mRNA)間的交互調控網路,接著再透過基因富集分析,發現這些網路所調控的下游目標基因,顯著集中在已知的自閉症風險基因。

 

環狀RNA調控網路。( 圖源:中研院)

 

環狀RNA調控網路和自閉症風險基因高度相關

莊樹諄所率領的大數據分析與神經科學實驗室團隊,透過先前開發的環狀RNA偵測軟體(NCLscan),設計大數據分析流程。從超過200個樣本的轉錄體定序(RNA-seq)資料,找到60個在自閉症患者大腦皮質中表現異常的環狀RNA;經統計模型分析顯示,根據此60個環狀RNA的表現情形,能有效區別自閉症與非自閉症樣本,因此可判定這些環狀RNA與自閉症的發生應有關連 。

為此,團隊進一步預測這些環狀RNA的下游調控路徑,建構出8,170個環狀RNA、微RNA、信使RNA(mRNA)間的交互調控網路 ,接著再透過基因富集分析,發現這些網路所調控的下游目標基因,顯著集中在已知的自閉症風險基因。

莊樹諄說,這個研究除設計大數據分析流程來建構環狀RNA的調控網路關係,也結合分生實驗驗證,團隊挑選一個在自閉症患者腦部表現量明顯上升的環狀RNA(命名為circARID1A),於人類神經細胞實驗驗證後發現,circARID1A確實可藉由調控微RNA(miR-204-3p),影響下游多個自閉症風險基因的表達。

 

人類神經相關細胞實驗驗證circARID1A確實可藉由調控miR-204-3p影響自閉症風險基因

莊樹諄說明,這個研究除設計大數據分析流程來建構環狀RNA的調控網路關係,也結合分生實驗驗證。團隊挑選一個在自閉症患者腦部表現量明顯上升的環狀RNA(命名為circARID1A),於人類神經細胞實驗驗證後發現, circARID1A確實可藉由調控微RNA(miR-204-3p),影響下游多個自閉症風險基因的表達 。

 

在人類神經相關細胞實驗驗證circARID1A確實可藉由調控miR-204-3p影響自閉症風險基因的基因表達。(圖源:中研院)

 

參考資料:

中央研究院-基因體研究中心 、NCBI

Genome-wide, integrative analysis of circular RNA dysregulation and the corresponding circular RNAmicroRNA-mRNA regulatory axes in autism

Cortical and Subcortical Brain Morphometry Differences Between Patients With Autism Spectrum Disorder and Healthy Individuals Across the Lifespan: Results From the ENIGMA ASD Working Group

俊逵

作者

俊逵

曾任職於醫院機構,主要探討癌症藥物治療相關。想用文字為大家帶來最新的生醫訊息

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