自1978年第一个“试管婴儿”诞生以来，已有超过三百万的儿童借助生殖技术出生。他们中的大多数人都是健康的。但作为一个群体，他们患有低出生体重的风险更高，而低出生体重与以后的肥胖、高血压和2型糖尿病有关。
费城坦普尔大学医学院的遗传学家卡门·萨皮恩扎（Carmen Sapienza）正在研究两组儿童——一组是自然受孕的儿童，另一组是通过辅助生殖技术受孕的儿童——以识别他们之间的表观遗传学差异（基因表达的变化是由DNA序列本身突变以外的分子机制引起的）。他特别感兴趣的是一种称为“DNA甲基化”的染色体修饰，他在2月22日举行的美国科学促进会年会上介绍了他的研究。“我们发现，通过辅助生殖出生的儿童，其中5%到10%的染色体修饰存在差异，这改变了附近基因的表达，”萨皮恩扎说。在两组之间表达不同的几个基因与慢性代谢紊乱有关，例如肥胖和2型糖尿病。
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因为我们每个细胞都具有相同的DNA，所以我们的身体具有诸如DNA甲基化之类的机制来控制哪些基因在某些细胞类型中表达——这一过程称为基因组印迹。当一个甲基（一个附有三个氢原子的碳原子）与胞嘧啶分子（构成DNA的四个核苷酸之一）结合时，它会告诉细胞的转录机制不要转录该基因。“这很重要，因为并非所有相同的基因都可以在每个细胞中表达，”萨皮恩扎解释说。“肾脏中的DNA甲基化与肝脏中的DNA甲基化不同，”他说。这就是使每个器官独一无二的原因。
但是该机制并不完美：“如果你观察肿瘤，它们往往总体上具有低甲基化，但在某些基因中具有高甲基化，”萨皮恩扎说。“如果你在正常人群中观察并询问有多少人的[编码胰岛素样生长因子2的基因中存在甲基化缺陷]，大约是5％。但是，如果你去[胃肠]诊所并挑选出所有患有结肠癌的人，那么现在就像三分之一。”
萨皮恩扎说，辅助生殖导致甲基化和基因表达发生改变的第一个线索来自2001年的动物克隆研究。“他们意识到体外受精导致了大型后代综合征[其特征在于大的、功能失调的胎盘]和心脏缺陷，”他说。“当你使用动物模型并进行辅助生殖中常用的操作时，答案是肯定的——它会影响DNA甲基化。”
甲基化缺陷还会导致罕见的染色体疾病安格曼综合征和贝克威思-威德曼综合征——这两种复杂的先天性疾病均以出生体重异常为特征。通过辅助生殖，它们的风险增加了多达五倍——从15,000-20,000分之一跃升至4,000分之一，萨皮恩扎说。
造成甲基化缺陷的原因是生殖技术还是不孕症的某些副产品仍然未知，但萨皮恩扎计划在未来的研究中找出答案。“有一部分通过辅助生殖技术生育孩子的人在输卵管结扎之前是可生育的。您可以将他们的孩子与不孕父母的孩子进行比较，以确定生育能力是否存在问题。这就是我们尝试的方法，”他说。他没有推测哪一个是更可能的罪魁祸首，而是说许多事情，例如基因突变，都可能导致甲基化缺陷，从而可能导致不孕症。“辅助生殖技术颠覆了这些[缺陷]，”他说。
萨皮恩扎说，下一步是重复这项研究，研究更多的基因。目前的研究检查了近800个基因，但他想研究全部54,000个基因。他还希望长期监测这些儿童，以确定他们是否在日后患有更高的肥胖或糖尿病风险。他说，目标不是让父母担心，而是让人们意识到自己的遗传倾向，并鼓励他们保持健康。