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脆性 X 综合征（FXS）由 FMR1 基因 5’UTR 区 CGG 重复序列扩增引发。研究人员对未甲基化全突变（UFM）携带者进行转录组分析，发现 TET3 基因显著下调。这一结果为探究 FXS 中 FMR1 启动子甲基化机制提供关键线索，助力深入理解疾病发病机制。
在神经发育障碍的研究领域，脆性 X 综合征（Fragile X syndrome，FXS）一直是备受关注的焦点。FXS 是一种由于 FMR1（fragile X messenger ribonucleoprotein 1）基因 5’非翻译区（5’untranslated region，5’UTR）的 CGG 重复序列扩增所导致的疾病。在健康人群中，该重复序列长度通常在 30 - 55 个 CGG 单位之间；而当重复次数超过 200 时，就会引发基因位点的甲基化，进而沉默 FMR1 基因的表达，使得脆性 X 信使核糖核蛋白（Fragile X messenger ribonucleoprotein，FMRP）无法正常产生。FMRP 对于大脑发育至关重要，其缺失会引发一系列病理变化，如神经发育迟缓、自闭症谱系障碍等。
目前，虽然知道 FMR1 基因位点的甲基化是 FXS 的致病因素，但仍有诸多谜团尚未解开。例如，为什么扩增的重复序列会触发这种表观遗传变化？DNA 甲基化究竟是如何建立的？在研究过程中，科研人员发现了一些有趣的现象。在小鼠模型中，即使人工构建的 FMR1 基因位点的 CGG 重复序列超过 300 个拷贝，其仍未发生甲基化；而在人类中，也存在极其罕见的情况，即个体的 FMR1 CGG 重复序列超过 200 个拷贝，但基因位点却保持未甲基化状态，这些个体被称为未甲基化全突变（Unmethylated full mutation，UFM）携带者。这些现象表明，除了重复序列扩增之外，必然存在其他因素参与 FMR1 基因位点的甲基化过程，这也为研究人员深入探究该疾病的发病机制提供了独特的切入点。
为了揭开这些谜团，来自荷兰阿姆斯特丹大学进化神经基因组学（Evolutionary Neurogenomics, University of Amsterdam）等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们对两名 UFM 携带者、一名 FXS 患者和一名健康对照者的成纤维细胞进行了深入研究。研究结果表明，Tet 甲基胞嘧啶双加氧酶 3（Tet methylcytosine dioxygenase 3，TET3）基因在 UFM 携带者中显著下调，这使得 TET3 成为影响 FMR1 基因位点甲基化的关键候选因素。这一发现为理解 FXS 的发病机制提供了新的视角，有望推动针对该疾病的治疗策略的开发，在神经发育障碍研究领域具有重要意义，相关研究成果发表在《Journal of Neurodevelopmental Disorders》上。
在研究方法上，研究人员主要运用了以下关键技术：首先，获取健康对照者、FXS 患者和 UFM 携带者的成纤维细胞样本进行培养；接着，提取细胞中的 RNA 和 DNA，对 RNA 进行转录组测序分析，以探究基因表达差异，对 DNA 进行全基因组测序，寻找可能影响基因表达的遗传变异；此外，还利用已发表的数据对人类和恒河猴的类器官数据进行分析，并通过生成 FXS 类器官进一步研究基因表达变化。
研究结果方面：
- 转录组分析证实 UFM 分子表型：通过对 FMR1 基因位点的转录组分析，发现 UFM 细胞系中 FMR1 转录本水平相较于健康对照成纤维细胞有所上调，且 FXS 细胞系中 FMR1 转录本完全缺失。同时，在 UFM 携带者中检测到一种源自 FMR1 5’UTR 并延伸至第一个内含子的转录本 FMR1 - 217，其在 UFM 携带者中的表达水平较高，暗示其与 FMR1 基因位点的甲基化动态相关。
- 分析表观遗传修饰因子揭示 TET3 为候选基因：研究人员对候选表观遗传修饰基因的表达差异进行分析，发现 TET3 基因在 UFM 携带者中相较于健康对照和 FXS 患者显著下调约 80%。这种下调并非由特定转录本亚型的缺失导致，而是整体表达水平的降低。
- 全基因组测序未发现影响 TET3 差异表达的顺式作用变体：对 UFM 细胞系进行全基因组测序后发现，虽然存在一些罕见变异，但未明确找到可影响 TET3 表达的关键变体。其中，TET3 基因 3’非翻译区（3’untranslated region，3’UTR）的一个变异可能影响 mRNA 稳定性，进而影响 TET3 表达，但仍需进一步研究验证。
- TET3 在小鼠和人类中的表达模式存在差异：通过对比人类、恒河猴和小鼠的 TET3 蛋白序列及表达模式，发现 TET3 在小鼠和人类中的表达模式在发育过程中存在明显差异。在人类中，TET3 表达在受孕后 80 - 120 天出现明显峰值，且与 FMR1 表达增加同步；而小鼠的 TET3 表达则在相当于人类受孕后 50 天达到最高水平，随后逐渐下降。这表明小鼠和人类在 TET3 表达调控上存在差异，可能影响 FMR1 基因位点的甲基化。
研究结论和讨论部分指出，该研究通过对 UFM 携带者的转录组和基因组分析，深入揭示了 FMR1 基因位点的转录模式，发现 TET3 基因在 UFM 携带者中显著下调，且其在小鼠和人类中的表达模式存在差异。TET3 可能通过影响 DNA 甲基转移酶 1（DNA methyltransferase 1，DNMT1）的表达或参与 5 - 羟甲基胞嘧啶（5 - hydroxymethylated cytosine，5hmC）的建立来影响 FMR1 基因位点的甲基化。尽管目前对于 TET3 影响 FMR1 基因位点甲基化的具体机制尚未完全明确，且研究存在样本数量有限、FMR1 基因位点甲基化不稳定等问题，但 TET3 作为影响 FMR1 CGG 重复序列甲基化的关键候选因素，为进一步理解 FXS 的发病机制提供了重要线索。未来，对 TET3 的深入研究有望为 FXS 的治疗和干预提供新的靶点和策略，推动神经发育障碍领域的研究进展。
