作者：Alexis Bento Luis（邮箱：alexis_bento.luis@med.lu.se） - 发布时间2025年8月25日
大脑类器官图像：Anita Adami 摄
数十年来，人类DNA中大量重复序列被错误归类为"垃圾DNA"，认为其无实际功能。瑞典隆德大学在《细胞基因组学》发表的新研究表明，人类基因组中重复序列在大脑早期发育阶段发挥着活跃作用，同时可能对理解脑部疾病具有重要意义。
DNA承载着生命体发育和生存所需的完整遗传指令，其中仅约1.5%的蛋白质编码基因决定眼睛颜色、身高和发质等性状。其余98.5%的非编码区域曾被认为是基因组"垃圾"，但现已被证实是调控基因开关、影响发育过程和人类进化的重要组成部分。
隆德大学研究团队持续探索基因组"暗物质"，其最新研究揭示非编码区域的特定序列在人脑发育过程中发挥关键作用。
"我们的核心问题是：人类大脑如何进化成如今的形态？"隆德大学实验医学科学系分子神经遗传学实验室主任Johan Jakobsson教授表示，"我们希望明确基因组中哪些区域赋予了人类独特的大脑功能，以及这些区域如何与脑部疾病相关联。"
重复DNA在人类大脑中具有活跃作用
在与哥本哈根大学、剑桥大学和纽约大学合作的这项研究中，科学家聚焦被称为转座子的重复DNA序列。这种"跳跃基因"可在基因组内移动，给研究带来特殊挑战。
研究团队利用诱导多能干细胞和大脑类器官（实验室培养的微型简化人脑模型），通过CRISPR基因编辑技术结合先进测序方法，重点研究LINE-1（L1）转座子家族。他们成功关闭这些序列并观察其影响。
Johan Jakobsson解释说："过去我们认为这部分基因组处于休眠状态，实际上这是误解。这些元件并非沉默，而是在人类干细胞中保持活跃，似乎在早期脑发育中扮演重要角色。当我们抑制它们时，产生了实质性影响。"
跳跃基因影响脑部发育
当L1转座子被沉默时，研究团队观察到基因活动紊乱和大脑类器官生长异常。
"从进化角度看，这可能解释人类大脑与其他灵长类动物的差异；从疾病角度，这些元件显然属于细胞机制的一部分，可能与疾病相关。"Jakobsson指出，"若要全面理解神经发育障碍或神经精神疾病，必须研究这部分基因组。"由于许多受L1转座子影响的基因与脑部疾病相关，这项发现为未来研究开辟了新方向。
非编码基因组与脑病机制
隆德大学通过ASAP（帕金森病跨学科研究网络）继续深入研究，与国际团队合作，利用患者来源细胞和捐献脑组织样本，探索转座子在脑病中的作用。
"这项研究表明这些基因元件不仅是进化残留物，更是调控脑部活跃基因的重要开关。"Jakobsson总结道，"下一步我们将分析患者样本，包括神经发育障碍患儿和帕金森病患者，旨在理解基因组'隐藏部分'如何致病，并最终探索改善治疗方法。"
【出版信息】
《LINE-1逆转座子通过顺式作用调控人类多能干细胞转录并调控早期脑发育》，Cell Genomics 2025
【资助信息】
本研究获得迈克尔·J·福克斯帕金森病研究基金会和ASAP计划联合资助，同时得到瑞典研究理事会等多个机构支持。
【联系信息】
Johan Jakobsson教授任职于隆德大学医学院，领导分子神经遗传学实验室，隶属隆德干细胞中心、隆德大学癌症中心及战略研究领域MultiPark和StemTherapy。
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