金斯瑞科普｜你家的狗狗幾歲了？甲基化測序比對告訴你

2020-11-03 金斯瑞

陪伴我們的汪星人壽命一般是10年左右，因此，如果將其相比於人類的平均壽命：70年，我們通常會默認狗狗的一歲相當於人類的7歲。這是一個線性的關係。但是，你知道嗎？雖然人類和犬類都會經歷早期發育-青春期-衰老-死亡這樣的生命階段，但是它們每個階段的時間是不一樣的，近日，科學家通過比對人類和狗狗基因組甲基化水平，得到了一個更準確的表示方法。如果你想知道你家的汪星人現在相當於人類的幾歲，那就請看下面Dr.G為你帶來的更多相關信息吧！

拉布拉多 圖源：www.92bizhi.com

加州大學聖地牙哥分校的Trey Ideker研究團隊在CELL SYSTEMS雜誌發表了一篇題為Quantitative Translation of Dog-to-Human Aging by Conserved Remodeling的文章，他們通過亞硫酸氫鹽測序方法（SyBS）測定了104隻0～16歲的拉布拉多血樣中的甲基化位點，並通過和人類基因組數據進行比對，找到了一個人類-狗狗年齡轉換的公式：人的年齡=16 ln(狗的年齡)+31，如果用好萊塢巨星湯姆·漢克斯的年齡來表示，我們可以看到下面這樣一張非常直觀的圖。

可以看到，狗狗在其生命的前期成長得非常迅速，它1歲時就相當於人類31歲了，後期則成長得越來越緩慢。難怪在日常生活中，我們總能看到小狗只需要半年便可生長為一隻大狗，後期則沒太大體型上的改變。

該研究團隊用的方法是基因組甲基化位點的比對，這是因為，在哺乳動物的基因組上存在一些富含雙核苷酸「CG「的區域，我們稱之為」CpG島「，在CpG島經常會發生甲基化，它能調節基因的表達和關閉，與癌症、衰老等許多疾病密切相關。現在已經發現基因組上成千上萬個CpG島的甲基化狀態會隨著時間變化而發生可預測的變化，從而能夠讓我們構建稱為「表觀遺傳鐘」的數學模型，用這個模型，我們可以準確地測量個體的年齡。

那麼該研究團隊是怎麼進行兩種哺乳動物（人、犬）的CpG甲基化狀態的呢。由下圖我們可以看到，首先，研究組對兩個物種進行全基因組比對，將以人的Illumina 450K甲基化陣列為特徵的DNA（藍色區域）區域映射到狗的同義區域。然後用這些區域設計寡核苷酸（黃色星形），以捕獲和富集第二個物種中的DNA。之後，由高質量的DNA和亞硫酸氫鹽反應生成資料庫，將其測序，便可與哺乳動物基因組進行比對了。

這項研究的結果為鏟屎官了解自家寵物的年齡給出了有力的科學回答，同時，這項技術也可以應用於其它很多哺乳動物，幫助獸醫更好地診斷動物病情。並且，通過將這個技術應用於實驗室的實驗鼠，我們也可以更好地了解它們的成長狀態，這對於開發藥物來說非常重要，因為不同藥物對於不同年齡段的病人來說療效都是不確定的。

最後，讓我們再回顧下這個公式：人的年齡=16 ln(狗的年齡)+31，狗狗的一生是短暫的，它在陪伴我們，給我們帶來歡樂的同時，我們也可以通過更加了解它的成長來針對性地餵養，從而更加和諧地相處哦。


參考文獻：

1. Wang, T. et al. Quantitative Translation of Dog-to-Human Aging by Conserved Remodeling of the DNA Methylome. Cell Syst. 11, 176-185.e6 (2020).

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