新的研究表明，細胞經常隨機地使一對基因副本或等位基因中的一個失活，一個來自母親，另一個來自父親。這種失活可能有助於解釋為什麼一個家庭中的一些孩子可能會表現出某些遺傳性疾病，而另一些孩子則不會。
波士頓馬薩諸塞州總醫院 (MGH) 的研究人員發現，這種破壞可能發生在常染色體基因組 (我們遺傳庫中不包括性細胞的部分) 中多達 1,000 個基因中，導致這些基因編碼的蛋白質的結構和水平出現不同的結果。這些任意的改變在某些情況下可能會為某些疾病（如阿爾茨海默病）的發生開闢道路。
“一般原則是，當一個基因被給定的細胞或細胞型別開啟時，兩個等位基因都會表達，”哈佛醫學院的安德魯·切斯說，他是 MGH 人類遺傳研究中心的醫學副教授，也是發表在《科學》雜誌上的這項新研究的合著者。“我們現在發現了大量例外的例子。”
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這一發現可能表明個體之間的異質性比基本遺傳學所能解釋的要多。雖然切斯和他的同事們不知道等位基因被沉默的機制，但這些事件（稱為隨機單等位基因表達）如此頻繁地發生這一發現表明，表觀遺傳效應（對基因活性的影響並非直接由 DNA 突變引起）可能在某些人類疾病的發生中發揮比以前認為的更重要的作用。
等位基因失活的發生對研究人員來說並不新鮮，儘管只有不到 1% 的基因組會經歷一個稱為印記的過程，其中只有當等位基因來自特定親本時，才會被轉錄成 RNA 並翻譯成蛋白質。例如，IGF2 基因在胎兒肝細胞中編碼胰島素樣生長因子 2 激素，只有當它來自父親時才會被啟用。單等位基因表達的一種形式發生在所有女性細胞中，其中兩條 X 染色體中的一條會被隨機失活以消除冗餘。編碼嗅覺受體、免疫球蛋白（產生觸發免疫反應的抗原）和 T 細胞受體（識別抗原）的基因也存在於僅表達其一個等位基因的細胞群體中，這實際上導致了更大的抗原和受體庫。
透過這項新工作，已知易受此影響的基因數量已膨脹到整個基因組的 5% 到 10% 之間。
切斯的團隊利用 DNA 微陣列技術來調查人類 B 淋巴細胞（像 T 細胞一樣幫助抵抗感染的白細胞）基因組中某些基因變體的活性。透過對遺傳密碼中的點突變進行編目，他們可以解碼何時將兩個不同的等位基因從 DNA 轉錄成 RNA（提供構建特定蛋白質的配方的模板）。他們專注於一個略低於 4,000 個基因的樣本，其中近 400 個似乎正在經歷單等位基因表達。
在這 400 個基因中，有幾個之前與人類疾病有關，例如 APP，即澱粉樣β前體蛋白的基因，人們認為它過量會增加患阿爾茨海默病的風險。儘管似乎沒有基因能免受此過程的影響，但研究人員在其中檢測到大量細胞受體編碼基因。“受體和其他表面蛋白的過量表明單等位基因表達在每個給定細胞與其他附近細胞的相互作用中發揮著作用，”作者在《科學》論文中寫道。
瑞典烏普薩拉大學哺乳動物表觀遺傳學實驗室的負責人羅爾夫·奧爾森在隨附的社論中寫道，這些發現可能會導致科學家對被認為具有遺傳成分的疾病的看法發生轉變。“任何不幸擁有 ‘錯誤’ 單等位基因表達的人都可能容易較早患上覆雜的疾病，例如阿爾茨海默病，”他的評論寫道。“考慮到基因型、表觀基因型和基因失活之間的相互作用，[這些發現] 將在理解發育機制以及個體疾病的滲透性以及對醫療的反應方面變得更加重要。”
下一步：切斯說他的實驗室將嘗試尋找單等位基因表達的觸發因素，並探究基因是否可以在人的一生中不同時間從一個或兩個等位基因中產生蛋白質。