研究人员发现了与心脏发育有关的遗传因素
基因组科学的出现使研究人员有了前所未有的能力来理解一系列疾病的根源。康涅狄格大学医学院利用这项技术识别了一系列对心脏正常发育至关重要的基因和调控元件。
研究概述了“中枢基因”在心脏发育中的重要性。枢纽基因的运作就像轮子的枢纽一样；它们是许多其他“辐条”辐射的中心，在它们表达的时间和程度上，它们跟随它们的领导。
研究人员通过研究基因组聚合数据库中其他研究收集的125,000个对照组患者的基因组，确定了一组对心脏发育至关重要的基因和调控因子。这些基因经历罕见的突变，导致研究人员得出结论，它们对健康发展很重要。
如果这些基因发生突变，你不可能成为一个正常、健康的人。
心脏在胚胎发育的头4到8周之间发育。研究人员分离了这个时间段，并观察了基因组中哪些部分是活跃的。如果你想了解心脏是如何形成的，那就是你需要寻找的地方。
基因组在6微米的细胞核内包含大约3米长的DNA。这意味着DNA在不使用的时候必须紧密包装。研究人员使用机器学习来确定在这段时间内，哪些DNA片段被组蛋白修饰所揭示。
研究发现了超过100,000个在人类心脏发育过程中活跃的调控序列。其中超过13,000个，约占总数的10%，从未被注释为在任何人类组织或发育阶段活跃。对这些调控元件和基因表达的分析表明，超过200个新的心脏发育基因可能与先天性心脏病有关。
我们对基因组还有很多不了解的地方。
由于这些基因参与心脏特异性表达，它们在先天性心脏病（最常见的出生缺陷之一）的发展中也起着关键作用。其他有关先天性心脏病遗传机制的研究也强调了其他基因，而不是科特尼的研究所捕捉到的基因。
到目前为止，这些基因普遍被忽视，但我们认为这是人们应该关注的问题。
通过标记这些遗传元素，临床医生通过观察先天性心脏病患者的基因组，可以识别出他们基因组中哪些部分可能是导致这种情况的原因。一个突变不太可能导致先天性心脏病。这些基因是基因表达网络的一部分，这意味着当一个缺陷发生时，很可能是几个相关突变的结果。
其他研究表明，破坏一个单一的调节器很少对有机体产生明显的影响。许多调节因素是多余的，因此如果其中一个被切断，有机体仍然可以正常发育。
虽然科学家们已经建立了一个丰富的数据库，关于颅面发育的基因，但是这种关于心脏的知识却非常缺乏，这使得科特尼的工作对科学做出了开创性的贡献。
这确实是人类心脏发育过程中染色质和基因表达最全面的研究之一。研究人员发现的先天性心脏病可申请专利，用于诊断先天性心脏病。到目前为止，他们一直在研究其他基因，而这些基因并不是潜在问题的精确指标。此外，产业界对哪些基因最相关缺乏共识。
研究发现相当新颖，这些基因的结合在将来对先天性心脏病的诊断将是重要的。这项研究的下一步是观察受影响人群，看看这些基因是否如研究人员预测的那样发生突变。研究小组还将对基因组的某些部分进行突变实验，以确定它们对发育的影响。
研究只是触及了表面，这些发现也对研究其他生物心脏的进化研究有启示，因为心脏是进化最快的器官之一。
来源：Jennifer VanOudenhove et al, Epigenomic and Transcriptomic Dynamics During Human Heart Organogenesis, Circulation Research (2020).