成年人的血液循環(huán)系統(tǒng)包括有20至30萬(wàn)億的紅細(xì)胞RBC，而且人與人之間紅細(xì)胞的大小和數(shù)目是不同的。有的人體內(nèi)紅細(xì)胞體積較大數(shù)量較少，而其他人可能紅細(xì)胞較小但數(shù)量較多。這種現(xiàn)象看起來(lái)并沒(méi)什么邏輯性，卻引發(fā)科學(xué)家們提出了總要問(wèn)題：是什么控制著紅細(xì)胞的這些特質(zhì)？

全球約有四分之一的人貧血，多數(shù)都是由紅細(xì)胞生產(chǎn)缺陷造成的，上述問(wèn)題對(duì)于這些患者來(lái)說(shuō)尤為重要。更好的理解紅細(xì)胞產(chǎn)生的控制機(jī)制，有助于科學(xué)家了解貧血并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的治療方式。

這項(xiàng)研究是在著名的Whitehead生物醫(yī)學(xué)研究所進(jìn)行的，該研究所今年被The Scientist評(píng)為2012全美博士后最佳工作場(chǎng)所。研究人員將全基因組關(guān)聯(lián)分析GWAS的結(jié)果與小鼠和人類紅細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)合，發(fā)現(xiàn)cyclin D3蛋白負(fù)責(zé)調(diào)控RBC祖細(xì)胞的分裂次數(shù)，最終影響所生成的紅細(xì)胞的大小和數(shù)量。他們的發(fā)現(xiàn)將發(fā)表在九月十四日的Genes and Development雜志上。

“能揭示正常人之間差異的研究很罕見(jiàn)，而我們的研究就是其中之一，”該研究團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者，麻省理工生物與生物工程學(xué)教授Harvey Lodish說(shuō)?！皬哪撤N意義上說(shuō)，這是人類進(jìn)化的窗口。盡管我們并不了解這其中的原因，但它的確發(fā)生在人們體內(nèi)。”

Lodish將cyclin D3對(duì)紅細(xì)胞的作用類比為一個(gè)時(shí)鐘。在有些人體內(nèi)，這一時(shí)鐘控制RBC祖細(xì)胞在四輪細(xì)胞分裂后成熟，形成更大但數(shù)量較少的紅細(xì)胞。而在其他人體內(nèi)，這一時(shí)鐘在五個(gè)細(xì)胞分裂循環(huán)后起作用，所產(chǎn)生的紅細(xì)胞數(shù)量較多但體積較少。一般在這兩種情況下，血液攜帶氧到達(dá)遠(yuǎn)距離組織的能力是一樣的。

研究人員對(duì)大量特征性人群和非特征性人群進(jìn)行了遺傳學(xué)研究，對(duì)不同群體進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別相關(guān)遺傳學(xué)變異。而cyclin D3重要作用的線索就隱藏在大量全基因組關(guān)聯(lián)分析GWAS的數(shù)據(jù)中。

“大多數(shù)GWAS分析的問(wèn)題在于，該技術(shù)能夠使人們獲得大量的潛在基因，但不會(huì)提供任何功能性的生物學(xué)信息，所以我們只能自己摸索，”該文章共同作者Leif Ludwig說(shuō)?！叭藗冎荒軓闹兄滥郴蛴凶饔?，但并不能了解該基因的機(jī)理。而我們這項(xiàng)研究是一個(gè)很好的范例，證明在GWAS關(guān)聯(lián)分析之后進(jìn)行功能學(xué)研究能夠解釋潛在的生物學(xué)機(jī)制?！?/SPAN>

在GWAS數(shù)據(jù)分析中，一個(gè)影響cyclin D3合成的突變使該蛋白從大量的遺傳學(xué)數(shù)據(jù)中凸顯出來(lái)。隨后，研究人員在小鼠和人類RBC祖細(xì)胞中抑制了cyclin D3的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞中止細(xì)胞分裂提前成熟，與對(duì)照組相比其產(chǎn)生的紅細(xì)胞體積更大數(shù)量更少。

成功使用GWAS得到明確生物學(xué)結(jié)論的研究很少，而這項(xiàng)研究正是其中之一，這再次證明了這一技術(shù)的價(jià)值，Lodish實(shí)驗(yàn)室的博士后Sankaran對(duì)此非常興奮。

“遺傳學(xué)能為我們的生物學(xué)道路指明方向么？”Lodish實(shí)驗(yàn)室的博士后Sankaran說(shuō)。“這項(xiàng)研究告訴我們，答案是肯定的?！?/SPAN>