研究人員開發(fā)出了一些新方法來追溯單個(gè)細(xì)胞的生命史，揭示它們?cè)谑芫阎械钠鹪础Ｍㄟ^檢測健康細(xì)胞中人類基因組拷貝，他們構(gòu)建出了從早期胚胎一路發(fā)育成為成體器官的組成部分每個(gè)細(xì)胞的圖像。這項(xiàng)研究發(fā)表在6月29日的《自然》（Nature）雜志上。

在個(gè)體的生命過程中，機(jī)體內(nèi)所有的細(xì)胞都會(huì)產(chǎn)生體細(xì)胞突變，這類突變不是從父母那繼承而來，也不會(huì)傳遞給后代。這些體細(xì)胞突變攜帶著有關(guān)每個(gè)細(xì)胞終身經(jīng)歷的編碼記錄。

通過檢測單細(xì)胞DNA中突變的數(shù)量和類型，研究人員能夠評(píng)估細(xì)胞已分裂了幾次或是多次，檢測個(gè)體生命過程中細(xì)胞經(jīng)受的DNA損傷和修復(fù)過程的印跡。此外，將每個(gè)細(xì)胞的突變與機(jī)體其他細(xì)胞的突變進(jìn)行比較，科學(xué)家們能夠繪制出自受精卵起詳細(xì)的發(fā)育樹。

論文的第一作者、維爾康姆基金會(huì)桑格研究所的Sam Behjati博士說：“利用這種新方法，我們可以窺探生物體的發(fā)育。如果我們能夠更好地了解個(gè)體的一生中隨著分裂正常、健康細(xì)胞產(chǎn)生突變的機(jī)制，我們將獲得一些基本的認(rèn)識(shí)，知道什么可以被視作是正常的，這與我們?cè)诎┘?xì)胞中所見的有什么不同。”

研究小組觀測了來自小鼠胃、小腸、大腸和前列腺的細(xì)胞。單細(xì)胞全基因組測序有潛力闡明正常細(xì)胞的這些生物學(xué)方面（延伸閱讀：單細(xì)胞基因組學(xué)的興起 ）。然而，這樣的技術(shù)仍然在開發(fā)之中。單細(xì)胞微量DNA意味著當(dāng)前獲得的突變數(shù)據(jù)無法精確地重建正確的譜系。因此，研究小組采用了類器官細(xì)胞團(tuán)（organoid）技術(shù)來替代單細(xì)胞分析，他們培育單細(xì)胞生成了精確測序所需的足量的DNA。

研究人員記錄了來自不同研究組織的細(xì)胞突變數(shù)量的差異，這有可能是由于細(xì)胞分裂速度的差異所導(dǎo)致。并且在來自不同組織的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一些不同的突變模式，表明它們經(jīng)受了不同的DNA損傷和修復(fù)過程，反映出不同的生命經(jīng)歷。

這一實(shí)驗(yàn)采用的是健康小鼠。如果小鼠細(xì)胞突變率與人類細(xì)胞的相似，這些技術(shù)還可用于提供關(guān)于正常人類細(xì)胞生命史的一些認(rèn)識(shí)。

論文的資深作者、桑格研究所主任Mike Stratton教授說：“成人身體是由100萬億個(gè)細(xì)胞所構(gòu)成，所有這些細(xì)胞均起源于一個(gè)受精卵。更廣泛地應(yīng)用這一方法將使得我們能夠提供自受精卵起成體細(xì)胞發(fā)育的清晰圖像。并且，通過檢測每個(gè)細(xì)胞中突變的數(shù)量和類型，我們能夠獲得寫在DNA中的日志，了解一生中每個(gè)健康細(xì)胞經(jīng)歷的事件，并探討在人類疾病中這是如何發(fā)生改變的。”