癌症、糖尿病和生活方式有多大關係?表觀遺傳學研究讓我們大吃一驚

不管是否研究生物，孟德爾這個名字對於讀者朋友們一定不會陌生，估計他應該是很多朋友們中學時代在生物學科上的一個噩夢吧。

孟德爾是偉大的生物學家，他用豌豆奠定了自己「遺傳學之父」的地位。和他相比，另一位搞遺傳學的科學家拉馬克則可以說是光景慘澹。在19世紀初，拉馬克大膽地提出了「用進廢退，獲得性遺傳」的概念，但在孟德爾的「中心法則」被確定了經典遺傳學界的指導性地位後，與它相悖的「拉馬克學說」就被世人所摒棄了。

近年來，在表觀遺傳學的概念被炒熱之後，不少人開始思考，表觀遺傳將來是否可以為拉馬克正名呢？雖然這個答案還不得而知，但是在這之前，先提一個問題，大家真的明白「表觀遺傳」四個字背後代表著什麼嗎？

表觀遺傳學，顧名思義，DNA序列不發生改變，但是在基因表達上產生了可遺傳的變異。也就是說，在細胞內，除去遺傳信息外，其他的一些遺傳物質發生了變異，並且穩定地遺傳給了後代。

所以，你有沒有想過，你的一些生活習慣，不僅會影響你自己的健康，還有可能改變你的遺傳物質，而且影響你的後代呢？

表觀遺傳與肥胖

前面說的很」玄」的話並不是危言聳聽喲，如果父母是高脂食物的愛好者，那麼生出來的小朋友更有可能患糖尿病和肥胖。這在過去是人們所不敢想的一件事（當然，除了不敢想，也可能是有人為了自己不健康的生活方式找藉口不願意承認呢）。

實驗人員將小鼠父母分為高脂組、中脂組和低脂組，在高脂組出現肥胖和葡萄糖耐受能力下降後，提取精子與卵子，體外受精成功後把受精卵轉移進健康的代孕母鼠體內，在三組的小鼠寶寶出生後，再餵食高脂食物時，高脂組的鼠寶寶相對於其他兩組的體重增長和葡萄糖耐受紊亂症狀都明顯嚴重。這算是表觀遺傳的一項直接證據，解釋了環境的改變多少能夠改變我們的遺傳信息。[1]

表觀遺傳與糖尿病

我們知道，糖尿病分為先天與後天發病的，後天發病的為2型糖尿病，2型糖尿病一直被認為是多基因遺傳病，但是2014年的一項研究表明，罹患2型糖尿病的風險不僅是遺傳學問題，而且涉及到表觀遺傳學。

研究人員對健康人群和2型糖尿病患者的胰島素生產細胞，進行了全基因組DNA甲基化圖譜分析。分析結果表明，在2型糖尿病患者中，大約800個基因中具有表觀遺傳學變化。超過100個基因的表達也發生了改變，這些基因中一大部分可導致胰島素的分泌減少。這是2型糖尿病發病的一個內在原因。這項研究結果除了能幫助我們理解2型糖尿病的發病機制之外，也為將來治療藥物的開發提供了新的思路。[2]

表觀遺傳與癌症

一直以來，人們都沒有把癌症和表觀遺傳聯繫在一起，但是在去年的一項研究中，研究人員發現了表觀遺傳和乳腺癌幹細胞之間的聯繫。

哺乳動物在懷孕和泌乳期，乳腺幹細胞能夠維持乳腺上皮組織的自我更新。在自我更新過程中，DNA甲基化為維持細胞記憶提供了潛在的表觀遺傳機制。而DNA甲基化所需的甲基轉移酶DNMT1在乳腺幹細胞和癌症幹細胞維持方面具有重要作用，同時DNMT1靶基因的過表達也可抑制乳腺腫瘤生長。[3]

除了與癌症的潛在聯繫外，表觀遺傳對癌症的治療也有著非常可觀的前景。在去年的時候，就有科學家發現，在治療兩種突變型非小細胞肺癌時，化療起不到效果，而在常用化療藥物的基礎上加入表觀遺傳學藥物後，治療效果有了很大提高。[4]

表觀遺傳如此的神奇，它的機制自然也是科學家們一直所探尋的。最開始被發現的大家就是甲基化作用了，它的作用就像是一個帽子，帶上它，基因關閉；脫掉它，基因表達。除此之外，就是組蛋白途徑和微小RNA（microRNA）了。對它的機制的研究勢必也會和應用一樣，不斷地向前發展。

未來

在上個月，一向眼光獨到、對生命科學界非常看好的谷歌風投也在表觀遺傳學領域開闢了自己的「地盤」，谷歌風投作為主投資人，聯合其他幾家投資機構將2100萬美元投給了Cambridge Epigenetix（CEGX）公司。

這家公司最初是在劍橋大學「孕育」出來的，他們的主要開發方向為表觀遺傳學測序技術。根據現有的研究，很多癌症、自發免疫性疾病和神經性病變都可能由異常的表觀遺傳學變化引起，而治療方法的靈感可能來自於「關閉」相應的異常基因。

由此可見，表觀遺傳學在癌症等疑難雜症的治療上會佔據非常大的市場份額，所以，現在除了CEGX，也有一些公司將目光放在了這個市場上，例如Celgene公司就是他們中的佼佼者。然而根據業內人士的估計，未來的10年內，CEGX的表觀遺傳學治療方法會佔領一大部分癌症領域的市場份額。

繼基因組測序走上商業化道路後，表觀遺傳學也有希望成為資本爭相追逐的一個科學技術發展的方向。所以，我們可以預見的是，表觀遺傳有著不可限量的前途，等待科學家們去開發探索。

參考文獻：

[1] HuypensP, Sass S, Wu M, et al. Epigenetic germline inheritance of diet-induced obesityand insulin resistance[J]. Nature genetics, 2016.

[2] DayehT, Volkov P, Sal? S, et al. Genome-wide DNA methylation analysis of humanpancreatic islets from type 2 diabetic and non-diabetic donors identifiescandidate genes that influence insulin secretion[J]. PLoS Genet, 2014, 10(3):e1004160.

[3] Rajneesh Pathania, Sabarish Ramachandran etal.DNMT1 is essential for mammary and cancer stem cell maintenance andtumorigenesis. Nature Communications, April 24, 2015; doi:10.1038/ncomms7910.

[4] FillmoreC M, Xu C, Desai P T, et al. EZH2 inhibition sensitizes BRG1 and EGFR mutantlung tumours to TopoII inhibitors[J]. Nature, 2015, 520(7546): 239-242.

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