大自然发表了4篇论文：基因突变如何塑造我们？
汇编李·什尤恩·史Yunlei
来源全球科学
每个人的诞生无疑是一个神奇的生物学过程：一个通过繁殖和分化而受精卵的人，最终形成了一个具有万亿个细胞和无数复杂活动的人。最近，来自中国，英国和韩国的科学家在《自然杂志》中发表了4篇论文，这些论文扭转了人体从受精卵到成年人的发展，他们使用了每个细胞的独特指纹 - 每个细胞到每个细胞的指纹 - 独特的独特基因突变模式。这种指纹还使我们能够了解哪些细胞更有可能在成人体内转向癌症。
人体由数万亿个细胞组成。它们形成不同的器官系统并执行无与伦比的任务。所有这些细胞均来自受精卵，这些卵在胚胎的发展，受精卵的循环和分裂，产生大量后代细胞。在生命的未来，细胞将继续分裂以填补死亡细胞的空缺，并确保组织能够继续发挥其功能。通过分析体内细胞之间的关系，我们可以知道分裂和迁移的历史。
The thesis communication author is Wu Chen, Lin Dongxin, Beijing Academy of Medical Sciences, Beijing Union Medical College Cancer Hospital, Bai Fan, Huang Yanyi, and Tsinghua University of Life College of Life of Life of Life of Life of Life of the College of中国大学的生活。
论文作者来自英国的Wellcom Sage研究所
论文作者来自英国的Wellcom Sage研究所
论文作者来自韩国高级科学技术学院和青比大学
每个细胞的“指纹”
在完整的细胞生命过程中，随机基因突变将继续发生。这些突变将传递给子细胞，并成为子细胞的永久性“标签”。因此，细胞中的遗传突变模式可以用作指纹，以确认可以追溯到受精卵阶段的祖先细胞。在人体不同部位的细胞基因组序列，在两篇最新论文中，来自韩国和英国的科学家确定了细胞之间的光谱关系，并建立了细胞的“家庭光谱树”，使我们能够执行细胞执行细胞追踪。
两项研究都阐明了人类胚胎发育的早期场景。研究人员从成年供体那里获得解剖组织样品，根据单个细胞的突变图建造细胞光谱树，并为祖先细胞和组织提供从初始受精卵到成熟人体的分化能力的祖先细胞和组织。细胞的相关性与每个组织中细胞之间的关系。光谱树的每个分支都介绍了胚胎发育早期细胞的早期细胞生产过程的细节。
从内置的细胞谱中，他们发现在不同个体中，最初产生的两个祖先细胞与后来的身体组织的贡献大不相同。在某些个体中，两个祖先细胞的比例为60:40。在某些个体中，这一比例达到93：7。该发现还表明，在胚胎发育的初期，细胞命运的决定性过程实质上是一个随机过程。
此外，早期分裂中只产生的大约3个细胞将分为胚胎组织，而其他细胞将形成其他组织，例如胎盘。在胚胎发育的早期，大量细胞混合在一起。这意味着相邻组织中的细胞可以与两个不同的祖先细胞区分开，因此具有相似物理距离的细胞不一定具有连接。例如，研究人员发现，相邻的结缔组织细胞实际上可能来自在第一个胚胎分裂中离开的细胞。
具有相似物理距离的细胞最初可能与不同的祖先细胞区分开。
他们的研究还介绍了早期胚胎发育的动态变化。在最早的胚胎细胞分裂中，遗传突变率更高。在更成熟的细胞中，基因突变速率迅速下降。研究人员推测这可能是由于细胞内的DNA修复机理的激活。
人体细胞中的基因突变
在自然界发表的其他两项研究中，研究人员对从不同器官采集的组织样本进行了基因组序列，并研究了基因突变存在的数量和多样性。一项研究来自许多由北京大学和Tsinghua大学等许多国内大学组成的研究团队。他们分析了来自5名老年捐助者的1,700多个活组织切片，发现在萨摩尔细胞中，积累了遗传突变，细胞非常普遍。
另外，在不同供体的不同组织中，人体细胞的遗传突变和变异的数量（变异等位基因频率（VAF）（VAF）（VAF）也有很大的差异：肝脏中的这些突变最少，胰腺最小是此外，研究人员还发现，尽管人类细胞应该耐用，即使在正常组织中，细胞的染色体副本的数量也将显得异常，并且具有器官的偏好，例如在此情况下，例如在此情况下，例如，在食管组织中这种现象中的这种现象更为普遍。
单碱基取代（SBS）突变通常存在于各种癌症组织中。其中，SBS1和SBS5是与衰老有关的两种类型的内源性SBS突变。研究人员发现，这两个突变形式在分析组织中很常见，但是在不同的器官中，这两种形式非常大。区别。外部因素也有两种类型的SBS基因突变。例如，供体肝脏中有更多的SBS4突变，他们经常抽烟。与其他组织相比，胃肠道细胞中有更多的遗传突变。并且由于体外外部的毒素，肝脏中的细胞也容易发生基因突变。研究人员还观察到，睾丸中细胞的前细胞分为精子的遗传突变率异常低，这仅是人体细胞的1/27。他们推测，这些细胞中可能存在一些特殊的DNA修复机制，可以保护传递给下一代的遗传物质。
在某些特定的组织中，一些细胞获得了“驱动癌症”的一些基因突变，这可能会影响其行为并导致它们在特定的组织细胞组中的突变率显着较高。但是，在增殖过程中，一些携带特定基因突变的细胞组将仅限于一个小的结构组织，因此这些细胞组将保持小规模。
在某些具有自我恢复能力的组织中，具有可能导致癌症的基因突变的细胞可能会增殖并变得更多。
基因突变意味着癌症？
这四项研究共同表明，现代遗传学具有很强的力，可以揭示我们体内的细胞活性随时间变化。更大的类似实验将帮助我们了解如何更深入地形成器官。更重要的是，我们将加深对因有害突变引起的某些疾病的理解，包括在胚胎发育过程中发生的基因突变。其中一项研究指出，某些部分（例如食道和直肠）组织样品包含至少3个可能引起癌症的基因突变，这与先前的研究结果一致，但尚不清楚这些驱动 - 型基因突变（驱动突变，可能导致癌症）是否同时存在于细胞中。在正常情况下，癌症组织中有4至5个驾驶突变，三个突变更接近该值。实际上，如果在小组织样品中很容易找到携带三种类型的驱动型突变的细胞，则在同一组织中可能有4至5个细胞突变，但可能不会引起癌症。
从人类健康的角度来看，后期生活的组织演变可能比胚胎发展更为紧迫。这些新研究使我们意识到健康组织还可能包括一些以前被认为存在于癌症组织中的突变，这些突变深刻改变了我们对癌症的理解。现在看来，癌细胞中某些遗传突变可能不会引起癌症，而只能从正常细胞中获得。一些传播到正常组织的遗传突变甚至可以预防癌症。
这些新观点促使我们重新融入了如何从遗传水平定义癌症。如果存在多个驱动基因突变，则不会引起癌症，那什么？它是特定的，有组织的特异性基因突变组合，还是这些突变加上宽松的环境条件？早些时候，人们通常认为染色体异常是癌细胞独有的，但是这次有两项研究表明，某些组织中正常细胞的染色体变化。
也许，只有当我们构建“正常组织”基因组图时，我们才能充分阐明这个问题。在此图中，我们可以根据许多人的年龄，病史和生活方式来添加来自不同组织的基因突变。只有这样，我们才能从遗传学的角度严格地确定“癌症”的定义。
参考链接：
https://www.nature.com/articles/d41586-021-02269-0
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03822-7
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03836-1
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03790-y
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03786-8