2型糖尿病的更好模型

时间:2022年11月17日
来源:BMC Biology

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研究人员已经组装了尼罗河大鼠的第一个参考基因组,这是一种可用于实验室和临床研究的该物种的遗传模板。加州大学圣塔芭芭拉分校的研究人员Huishi Toh表示,他们希望这项研究对那些研究与昼夜节律紊乱有关的2型糖尿病和神经系统疾病的人有用。尼罗大鼠易患饮食诱发的糖尿病,并表现出明显的日间模式,这在啮齿动物中不常见。

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研究人员已经组装了尼罗河大鼠的第一个参考基因组,这是一种可用于实验室和临床研究的该物种的遗传模板。加州大学圣塔芭芭拉分校的研究人员Huishi Toh表示,他们希望这项研究对那些研究与昼夜节律紊乱有关的2型糖尿病和神经系统疾病的人有用。尼罗大鼠易患饮食诱发的糖尿病,并表现出明显的日间模式,这在啮齿动物中不常见。

Toh是细胞生物学家Dennis Clegg实验室的助理项目科学家,她继续着在UCSB名誉生物学教授Jamie Thomson博士的实验室开始的工作,她说:“这是一个风险,而且花了很长时间。”“但当你组装一个新的基因组时,你必须意识到各种测序错误。”Toh是发表在《BMC生物学》上的一篇论文的第一作者。

“高度完整基因组”模型生物是我们了解一些更复杂疾病的最佳助手之一,人们选择它们的原因之一,是它们与人类在某些生理或基因方面的相似性。家鼠和褐鼠就是这样的例子,它们被用来研究一些人类疾病的潜在遗传学。

但这并不是一种适用于所有人的情况,特别是在2型糖尿病的情况下,目前美国有超过3500万人患有这种糖尿病。虽然研究人员一直在使用普通的实验室小鼠和大鼠来提高我们对这种疾病的了解,但在更典型的啮齿动物模型中追踪饮食诱发糖尿病的发展及其并发症并没有获得很大的回报。

Toh说:“建立2型糖尿病模型的一个主要问题是,实验室大鼠和小鼠并不特别容易患上饮食诱发的糖尿病。”“肥胖诱导的小鼠实际上是糖尿病前期的模型,通常需要基因或化学操作来推动这些传统啮齿类动物发展为糖尿病及其并发症,因此不能模仿人类2型糖尿病的自然进展。”

然而,在过去的几十年里,尼罗河大鼠已经成为2型糖尿病的潜在模型。这些啮齿类动物来自撒哈拉以南非洲的草原,以高纤维、低碳水化合物为食,不像它们那些生活在城市的表亲,它们可能已经适应了更像人类的高碳水化合物饮食。结果发现,实验室食物对尼罗河大鼠来说是高热量的,它们会像人类一样自发地患上饮食诱发的糖尿病。

此前,汤姆森实验室证明尼罗大鼠可能会发展成糖尿病视网膜病变,其主要特征与人类类似,但在其他啮齿动物模型中却没有,从而巩固了尼罗大鼠作为发展良好的2型糖尿病模型的地位。缺少的是参考基因组,这是一种代表动物整体的遗传序列,可以作为寻找遗传变异的试金石或起点,这些变异可能表明对某些疾病和其他基因相关条件的易感性。在与脊椎动物基因组计划、摩根里奇研究所和南加州大学的合作中,国际研究人员合作组装了一个“高度完整和高度连续的”基因组。

在将尼罗河大鼠的基因组与实验室小鼠的基因组进行比较时,他们注意到尼罗河大鼠的一种编码碳水化合物加工酶淀粉酶的基因拷贝更少,这可能反映出尼罗河大鼠缺乏对高淀粉饮食的适应能力。

Toh说:“我们认为尼罗河鼠不适应吃高碳水化合物的食物,这是有道理的,因为它们通常在非洲吃草。”“我认为这就是他们如此容易患糖尿病的原因。”相反,实验室里的老鼠——在人类附近和周围生活过——有更多的这种基因拷贝,这是它们适应环境的进化迹象。

事实上,Toh说,拥有一个参考基因组的好处之一是,它可以见证环境影响的遗传后果。“目前,我们正在使用这个参考基因组来研究与饮食诱发糖尿病最初发展相关的转录组变化,”她说,“我们希望最终也能看看表观遗传学。”

本研究得到了Garland Initiative for Vision的支持,由William K. Bowes Jr.基金会资助。

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