思考与启示

人类基因组和多种模式生物基因组测序计划的完成为诠释基因组功能奠定了基础，也为研究在基因功能表达中起着某种决定作用的表观遗传学开拓了广阔空间。与高度稳定的基因组相比，表观基因组处于亚稳定或准稳定状态，它是可遗传的，但它在一定条件下也是可逆的，在个体发育和生殖细胞形成过程中是经历重新编程的，即使高度分化的成年哺乳动物体细胞也有重分化或再分化的潜在可能。在表观遗传研究过程中，还形成了表观遗传修饰、表观遗传突变、表观等位基因（epialleles）、表观基因组、表观基因组学（epigenomics）、表观遗传病和表观基因治疗（epigenetic therapy）等一系列科学概念。这些概念和思想已经成为哺乳动物克隆技术的改进和干细胞移植技术用于临床等应用性研究的理论先导。从技术上讲，表观遗传研究促进了一大批分析和监控技术的发展，如基于亚硫酸氢盐能选择性地使胞嘧啶核苷脱氨，而不作用于5-甲基胞嘧啶的性质，发展和建立了基因组DNA的5-mC测序技术和限制性标记基因组筛选技术（restriction landmarkgenomic scanning，RLGS）。还有甲基化敏感的任意引物PCR技术（methylation sensitive arbitrarily-primed PCR，MS-AP-PCR）、差异甲基化杂交（differential methylation hybridization，DMH），以及专门分析单个DNA分子上若干个CpG岛上呈串联状时完全甲基化的甲光（MethyLight）技术。甲光技术的最大优势是能以万分之一的灵敏度在大量非甲基化和部分甲基化DNA序列的背景上检测出一连串CpG岛全甲基化的DNA。尤其值得一提的是，甲基化型分析可能发展为理想的检测或诊断技术有两大优势：①甲基化型既能反映有关基因功能状态及与此相连的多种疾病相关的丰富信息，又具有简单的“二元化”性质，即令甲基化为“0”，非甲基化为“1”，就可以进行数字化处理，便于开展大规模和自动化监测分析；②DNA分子十分稳定，有可能将它和DNA的SNP分析等置于同一个技术平台。同时它又比RNA和蛋白质更便于保存和运输，并可对已用石蜡、甲醛或乙醇预处理的样本进行分析，可以开发出以往储备的大量病理学资源。此外，最近基于染色质免疫共沉淀（chromatin immunoprecipitation，CHIP）的技术也已开始用于染色质修饰因子和结合因子的高通量检测，开始发展和建立以组蛋白结构重塑为靶标的表观遗传修饰分析系统。然而，表观遗传修饰相关酶系的发现、鉴定和功能研究仍是今后取得突破的关键。作为人类基因组计划的外延，1999年12月包括德国、法国、英国和美国多家学术机构和公司的人类表观基因组合作组织正式启动了人类表观基因组计划（Human Epigenome Project，HEP）。计划的第一阶段是全面解析人6号染色体上的主组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）整个区段的甲基化变异的位点。MHC区段约含150个活性基因，其中多数与免疫识别有关，也与许多人类疾病相关联。目前已鉴定了该区段内的4 500个可发生甲基化的位点，其中有些位点的信息有望为阐明某些类型的自体免疫病提供新的思路。该计划还通过对大量患者和对照群体的组织样本筛选来寻找与疾病状态有强相关的特异的甲基化指纹。

最后必须指出，表观遗传研究丝毫没有降低遗传学或基因组学的重要性，恰恰相反，表观遗传学是在以孟德尔式遗传为理论基石的经典遗传学和分子遗传学母体中孕育的、专门研究基因功能实现的一种特殊机制的遗传学分支学科。