《Environmental Epigenetics》：Symposium report— epigenetic inheritance: impact for biology and society 27–29 August 2025, Zurich, Switzerland
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摘要：表观遗传继承是一种通过经验或环境暴露获得特征或性状的传递形式，与遗传继承不同，它不涉及DNA序列的任何变化。表观遗传继承在动物模型和人类中得到了积极研究，并对生物学、健康和社会具有重大影响。虽然它在植物和无脊椎动物中已得到充分确立，但其在哺乳动物中的机制
摘要：表观遗传继承是一种通过经验或环境暴露获得特征或性状的传递形式，与遗传继承不同，它不涉及DNA序列的任何变化。表观遗传继承在动物模型和人类中得到了积极研究，并对生物学、健康和社会具有重大影响。虽然它在植物和无脊椎动物中已得到充分确立，但其在哺乳动物中的机制和重要性尚未完全阐明。仍有几个关键问题悬而未决，例如，哪些生活经历和环境暴露能够诱导可遗传的表型变化，诱导的变化如何从暴露的亲代传播给后代，以及种系细胞是否以及如何参与这种继承。这些问题正是2025年8月27–29日在瑞士苏黎世举行的第五届“表观遗传继承：对生物学与社会的影响”研讨会的焦点。来自不同学科的专家对这些问题进行了讨论，他们展示了人类流行病学数据、动物模型结果、传递机制的新发现、方法论进展以及社会与进化意义。本报告总结了研讨会期间展示的研究，并强调了当前的概念和技术挑战。报告还介绍了研讨会期间的其他科学活动，包括海报展示、艺术展览和一部关于跨代战争创伤的纪录片。
论文解读：表观遗传继承研究的新进展与跨学科展望——第五届“表观遗传继承：对生物学与社会的影响”研讨会综述
表观遗传继承（epigenetic inheritance）是指由生活经历或环境暴露获得的表型变化或特征，在不涉及DNA序列改变的情况下，从细胞或生物体传递给另一个细胞或生物体的生物学过程。这一遗传形式对生物学、医学和进化具有根本性的重要意义，已成为生命科学中一个新兴的研究领域。尽管在植物和无脊椎动物中，表观遗传继承已被充分证实，但在哺乳动物中，其机制和重要性仍未完全阐明。哪些生活经历和环境暴露能够诱导可遗传的表型变化？诱导的变化如何从暴露的亲代传播给后代？种系细胞是否以及如何参与这一过程？这些问题构成了当前研究的前沿挑战。为了推动领域发展并促进思想交流与合作，第五届“表观遗传继承：对生物学与社会的影响”研讨会于2025年8月27–29日在瑞士苏黎世举行，汇聚了来自全球的100多位研究人员，安排了14场主题演讲、2场短报告和13场快闪报告，内容涵盖从人类到啮齿动物、鸟类和鱼类等多种物种中的环境暴露和表型，部分研究跨越了多个世代。研讨会还延续了科学与艺术结合的传统，举办了主题艺术展览和关于跨代创伤的纪录片放映。本报告总结了研讨会展示的关键研究，并强调了当前的概念和技术挑战。
研究人员开展的系列研究主要围绕四个主题展开。在环境暴露引发表观遗传变化的起始环节，Bart Rutten（荷兰马斯特里赫特大学）的研究揭示了人类精神疾病中遗传风险、环境暴露与表观遗传调控之间的相互作用，证明多基因风险评分与环境应激源（如大麻使用或童年创伤）协同放大疾病风险，其团队开发的“暴露组评分”可预测跨诊断的精神病学结局。纵向表观遗传研究显示，部署到阿富汗的荷兰士兵血液中存在差异DNA甲基化轨迹，且治疗干预可部分逆转这些变化。对FKBP5位点表观遗传标记和退伍军人精子全基因组DNA甲基化的分析，鉴定出可能促成创伤后应激障碍风险跨代显现的CpG位点和候选基因座。Jo Leroy（比利时安特卫普大学）的研究聚焦饮食与卵母细胞健康的关系，表明高脂高糖饮食独立于饮食诱导的肥胖，导致成熟中卵母细胞的脂毒性，损害线粒体活性并改变表观基因组。脂毒素暴露的卵母细胞产生的胚胎在移植到代孕母牛后表现出严重生长迟缓，且母体肥胖对卵母细胞质量的影响仅能被正常饮食部分缓解。Ali Jawaid（波兰技术发展中心）利用多个种族多样的人类队列，发现早期生活逆境导致母亲乳汁中miR-142-3p、miR-142-4p和miR-223-3p的差异表达及脂肪酸含量变化，这些miRNA的表达与5月龄婴儿的气质相关，且miR-223-3p在暴露于创伤的成年男性精子和儿童血清中上调，提示miRNAs可作为创伤的跨队列生物标志物。Patrick Allard（美国加州大学洛杉矶分校）的研究表明，无机砷暴露在胚胎干细胞和外胚层样细胞中的DNA甲基化和组蛋白修饰效应不同，补充甲基供体S-腺苷甲硫氨酸（SAM）不能挽救这些改变，提示砷通过SAM非依赖性途径起作用。
在获得性效应跨代传递的研究中，Michael Skinner（美国华盛顿州立大学）展示了大鼠环境毒物跨代效应的大型数据集，发现滴滴涕（DDT）促进后代肥胖，而草甘膦对F1代无影响但对F2和F3代产生影响。不同毒物和环境因素导致相似的疾病结局，且精子中观察到具有暴露特异性的DNA甲基化跨代表观遗传继承，这些发现有助于识别生物标志物以设计预防措施。Katharina Gapp（瑞士苏黎世联邦理工学院）探讨了糖皮质激素受体等转录因子在介导父系急性应激创伤效应中的作用，提出除非编码RNA外，应激激素受体的染色质特征也参与传递跨代效应，并展示了围受孕期糖皮质激素信号对早期胚胎转录和后代表型的重要性。Qiaolin Deng（瑞典卡罗林斯卡学院）建立的母体糖尿病妊娠小鼠模型显示，控制长期血糖接近目标的糖尿病母鼠具有更好的长期健康结局，包括维持卵母细胞转录组和染色质可及性，但即使血糖接近目标水平，胎儿生长和胎盘功能仍发生改变，导致男性后代早期内皮功能障碍。人类病例对照和流行病学研究证实，1型糖尿病母亲的代谢健康儿子发生早期内皮功能障碍和心血管疾病的风险升高。Samuli Laasanen（芬兰图尔库大学）展示了通过靶向饮食和药理学干预可预防父系高脂饮食的跨代效应。
在种系生物学和表观遗传重编程领域，Petra Hajkova（英国医学研究理事会医学科学实验室）的工作揭示了小鼠胚胎生殖细胞（PGC）向具备减数分裂能力的性原细胞转变过程中的表观遗传重编程，证明DNA去甲基化不由Tet1驱动，全局DNA去甲基化发生在胚胎第E10.5至E11.5天，伴随着丝粒向核周迁移、拓扑关联结构域（TAD）和环的丢失，这种三维染色质结构的全局丧失与减数分裂能力的获得相关。类似的重编程过程也见于人类体内发育的PGC，但在体外衍生的PGC样细胞（PGCLCs）中未观察到。Satoshi Namekawa（美国加州大学戴维斯分校）综述了哺乳动物种系发育中的性别二态性表观遗传程序，雄性和雌性种系在发育时间、减数分裂起始和表观遗传调控方面存在差异。Pei Hsun Wu（瑞士日内瓦大学）讨论了PIWI相互作用RNA（piRNAs）在雄性种系发育、精子功能和早期胚胎发生中的作用，发现特定piRNAs位点的缺失导致亚生育力和受精缺陷，精子来源的piRNAs可能在早期胚胎中发挥调节作用。
在方法学和模型进展方面，Amanda Fisher（英国牛津大学）介绍了新型生物发光小鼠模型，通过将荧光素酶报告基因插入内源基因座以研究环境诱导的表观遗传变化，低蛋白饮食或高脂饮食通过改变印迹控制区甲基化或卵母细胞转录组，导致父源或母源印迹基因的异常表达进而影响后代脑回路和行为。Lucia Daxinger（荷兰莱顿大学医学中心）展示了长读长测序结合适应性采样在检测重复区域等位基因特异性DNA甲基化中的应用，并证明细胞分裂周期相关蛋白7（Cdca7）作为转录抑制因子维持组织特异性DNA甲基化模式，其错义突变导致原钙黏蛋白（Pcdh）基因簇的异常低甲基化和表达增加，可能解释患者的神经发育症状。Mitinori Saitou（日本京都大学）讨论了利用骨形态发生蛋白2（BMP2）将人多能干细胞来源的PGCLCs分化为有丝分裂期前精原细胞或卵原细胞的研究，该过程中发生全局DNA去甲基化，TET1作为人类种系中主要活性DNA去甲基化酶的作用正在被深入分析，进一步推进人类体外配子发生有望为不孕症治疗开辟新途径。
在社会与进化影响部分，Michel Dubois和Catherine Gaspard（法国国家科学研究中心索邦大学）从社会学视角分析了表观遗传学如何在社会逆境研究中整合社会科学与生命科学，媒体常将表观遗传学描述为先天与后天的桥梁，但跨学科合作面临认识论分歧、制度分隔和资助体系等结构性障碍。研讨会还安排了海报展示与快闪报告，Olivier Ulrich Feudjio因关于“表观遗传学与可变剪接：精子发生中的基因调控”海报获奖；工作坊讨论了获得性表型的外显率、区分终生获得与亲代继承的表观修饰的困难、动物研究向人类转化的可翻译性，以及DNA非依赖性遗传机制在哺乳动物中的研究必要性，并强调领域术语共识的紧迫性。艺术展览中，Rodrigo Arzate-Mejia的水彩画“我们是众生”获奖，纪录片《我心中的战争》放映后引发了关于创伤跨代影响的跨学科对话。
讨论部分指出，表观遗传继承研究面临概念和技术双重挑战，包括表型外显率的变异性、人类中区分获得性与继承性变化的固有困难、动物模型向人类转化的局限，以及术语不统一造成的跨学科传播障碍。研究结论强调，表观遗传继承已从概念验证阶段发展到机制解析和方法创新阶段，其在哺乳动物中的重要性日益得到证实，但完整阐明其机制仍需更多研究，特别是种系传递的分子基础、环境暴露的剂量-效应关系以及跨代表型在人类群体中的流行病学证据。开展前瞻性设计、多层次分子分析和跨学科合作将是未来优先方向，这对于揭示疾病病因、促进预防性干预以及理解生命科学中的遗传新维度具有重要意义。
