撰文 | nagashi

“這是一個沒有聲息的春天”，半個多世紀之前，美國科普作家蕾切爾·卡遜在《寂靜的春天》一書中寫道。作者以詳盡的闡釋和獨到的分析，細緻地講述了以滴滴涕（DDT）為代表的農藥殺蟲劑的廣泛使用，導致環境汙染、生態破壞，整個春天再也聽不到蟲鳴鳥叫。

人類不斷地想控制自然，卻使生態破壞殆盡，也在不知不覺間累積毒物於自身甚至遺禍子孫。

值得注意的是，部分農藥不僅對諸如鳥類、昆蟲等動物的繁衍造成破壞，對人類的健康也會產生嚴重的負面影響。因此，評估農藥的潛在危害對促進全人類健康是十分重要的，尤其是那些廣泛應用的農藥，如草甘膦。

近日，美國華盛頓州立大學生殖生物學中心的研究人員在 Epigenetics 雜誌上發表題為：Epigenome-wide association study for glyphosate induced transgenerational sperm DNA methylation and histone retention epigenetic biomarkers for disease 的研究論文。

這項大鼠模型的新研究報告稱，在短暫暴露於草甘膦後的第三代大鼠中，發現了與肥胖、腎臟和前列腺疾病相關的DNA甲基化和組蛋白保留的獨特特徵。這表明草甘膦等農藥可能會對人類的子孫後代產生此前始料未及的危害。

草甘膦是一種有機磷除草劑，20世紀70年代由孟山都公司開發，是現在在農業中廣泛使用的除草劑，因此在人類食物中經常檢測到殘留。

早期的研究表明，草甘膦的半衰期很短，而且在體內分解很快。儘管這些跡象表明草甘膦的毒性有限，但如今，這項新的研究卻表明，草甘膦的表型效應可以遺傳給後代。

差異DNA甲基化區域（DMR）和差異組蛋白保留（DHR）構成了圍繞DNA的表觀遺傳因子和過程，這也被稱為表觀遺傳突變（Epimutation）。這些表觀遺傳突變介導了疾病的表觀遺傳和其他表型變異。

因此，我們可以透過鑑定DMR和DHR相關基因，並將其與既定的疾病特異性基因關聯起來。

與此同時，在患有常見人類疾病的患者中——如前列腺疾病、腎臟疾病、肥胖等，不到1%的人可能與致病基因突變有關。相反，有包括本研究在內的幾項研究顯示，在這些疾病患者中，表觀遺傳位點（表觀修飾生物標誌物）的變化頻率更高。

短暫暴露於草甘膦的大鼠的第三代雄性大鼠譜系及其病理狀況

在這項研究中，研究人員發現，在患有這些疾病的第三代雄性大鼠中，DNA甲基化改變的區域數量超過200個，在嚴格的統計閾值下，前列腺、腎臟、肥胖和多種疾病病理之間幾乎沒有重疊。

然而，在一個更寬鬆的統計閾值下，30-50%的甲基化狀態改變的區域在不同的疾病中重疊。這意味著，在這些疾病中，一些表觀遺傳突變是十分常見的，這是一套獨特的疾病特異性表觀遺傳生物標誌物，顯示了個體的疾病易發性。

差異組蛋白保留（DHR）的識別和數量

緊接著，研究團隊進一步研究了草甘膦引起的大鼠精子的表觀遺傳變化。儘管在精子中DNA的組蛋白被精蛋白（protamine）取代以便於將DNA壓縮到成熟精子的頭部，但一些組蛋白保留位點在精子中仍被保留。

差異組蛋白保留（DHR）在染色體定位

研究人員發現，草甘膦促進了精子中不同世代的組蛋白保留（DHR）的遺傳。這是第一份關於精子的差異組蛋白保留（DHR）與特定疾病的聯絡的報告。因此，精子的組蛋白保留可能可以作為特定疾病的生物標誌物。

與差異DNA甲基化區域（DMR）相關的基因及遺傳標記

當然，這項研究也具有一定的侷限性，本研究的通訊作者、華盛頓州立大學生物科學學院生殖生物學中心主任Michael K. Skinner教授表示：“現在，我們很難找到一個沒有接觸過草甘膦的大鼠種群作為對照。”

總而言之，此項研究證實，至少在SD大鼠模型中，短暫暴露於草甘膦可促進肥胖、腎臟和前列腺疾病等疾病的表觀遺傳跨代遺傳。並且，該研究鑑別了一些與已知的病理特異性相關基因的生物標記，這意味著表觀遺傳診斷或可應用於預防醫學。

這項研究表明，人們需要改變對毒理學的看法，在當下，我們只評估直接接觸毒理學而不考慮後代的毒性。而我們確實需要對後代負有責任！

參考資料：

https://doi.org/10.1080/15592294.2020.1853319