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    • 04-07-10

    每个细胞都是我们的健康私密日记

    手背上淡淡的伤痕诉说着童年的顽皮,脸颊上的浅浅痘印记录着逝去的青春。人在不断成长,细胞也在经历分裂、分化、受伤、修复、衰老,一切的痕迹都刻印在DNA中,就像一本终生记录的日记,忠实的为你记录着生命中的种种际遇。

    近日,来自英国桑格研究所的科学家们利用基因组测序技术,通过观察健康细胞基因组的变异过程,能把一个细胞的生命历史追溯到最初的受精卵。它们构建了多种组织细胞的发展历程,从早期胚胎开始,直到它们变成成熟器官中的"一员"。相关论文发表在最近出版的《自然》(Nature)杂志上。

    在多细胞生物的生命历程中,身体的所有细胞都会发生变异,即体细胞的表型变异。这种变异并非从父母那里遗传,而且在其一生不断积累,其中携带的密码记录了每个细胞一生的经历。通过观察一个细胞 DNA 中变异的数量和类型,研究人员能评估在它一生中是否分裂过、分裂了多少次,并能探测 DNA 损坏或修复过程的特征标记。通过把每个细胞的变异和身体的其他细胞相比较,能绘制出详细的从受精卵开始的细胞发展世系图。

    研究小组观察了小鼠胃部、小肠、大肠和前列腺的细胞。他们对细胞加以培植以产生足够的 DNA 用来精确测序。今后单细胞测序技术可能会发展到只用一个细胞就能做这种实验,但一个细胞中的 DNA 数量太少,得到的变异数据不够精确,无法重建精确的细胞世系。

    他们记录了不同组织细胞变异次数的差异。这种差异可能是由细胞分裂速度不同引起的,而且不同组织细胞的变异方式不同,表明它们的 DNA 损坏和修复过程不同,反应了细胞不同的生命经历。

    这些变异能帮人们深入理解细胞世系的发展。论文第一作者、韦尔科姆基金会桑格研究所的萨姆·贝雅提 表示:"利用这种新方法,我们能追溯一个生物的发展历程。如果我们能更多了解在一个人生命历程中,正常健康细胞在分裂时是怎样变异的,就能从根本上理解什么是正常的,这种表型变异带来的差异和癌细胞造成的差异有何不同。"

    本实验的细胞来自健康小鼠,如果人体细胞变异的速度与小鼠类似,这些技术也能用于揭示人体细胞的生命史。论文高级作者、研究所主管麦克·斯特拉顿教授说:"成人身体由100万亿个细胞组成。所有这些细胞都来自一个受精卵。这种方法进一步扩展的话,能为我们提供一个清晰画面,显示一个成熟细胞是怎样从受精卵发展而来的。此外,观察每个细胞变异的数量和类型,我们能得到一部 DNA '日记',记录着每个健康细胞一生的经历,并探索这些变化是如何表现在人体疾病层面的。"

    【参考文献】 Sam Behjati, Meritxell Huch, Ruben van Boxtel, Wouter Karthaus, David C. Wedge, Asif U. Tamuri, Iñigo Martincorena, Mia Petljak, Ludmil B. Alexandrov, Gunes Gundem, Patrick S. Tarpey, Sophie Roerink, Joyce Blokker, Mark Maddison, Laura Mudie, Ben Robinson, Serena Nik-Zainal, Peter Campbell, Nick Goldman, Marc van de Wetering, Edwin Cuppen, Hans Clevers& Michael R. Stratton. Genome sequencing of normal cells reveals developmental lineages and mutational processes. Nature, 29 June 2014; doi:10.1038/nature13448

    标签:无创DNA检测、无创基因检测

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