科學家用表型變異重建單個細胞生命史追溯到受精卵

　　英國威爾克姆基金會桑格研究所科學家近日利用基因組測序技術，通過觀察健康細胞基因組的變異過程，能把一個細胞的生命歷史追溯到最初的受精卵。它們構建了多種組織細胞的發展歷程，從早期胚胎開始，直到它們變成成熟器官中的“一員”。相關論文發表在最近出版的《自然》雜志上。

　　 在多細胞生物的生命歷程中，身體的所有細胞都會發生變異，即體細胞的表型變異。這種變異并非從父母那里遺傳，而且在其一生不斷積累，其中攜帶的密碼記錄了每個細胞一生的經歷。通過觀察一個細胞DNA中變異的數量和類型，研究人員能評估在它一生中是否分裂過、分裂了多少次，并能探測DNA損壞或修復過程的特征標記。通過把每個細胞的變異和身體的其他細胞相比較，能繪制出詳細的從受精卵開始的細胞發展世系圖。

　　 研究小組觀察了小鼠胃部、小腸、大腸和前列腺的細胞。物理學家組織網6月30日（北京時間）報道，他們對細胞加以培植以產生足夠的DNA用來精確測序。今后單細胞測序技術可能會發展到只用一個細胞就能做這種實驗，但一個細胞中的DNA數量太少，得到的變異數據不夠精確，無法重建精確的細胞世系。

　　 他們記錄了不同組織細胞變異次數的差異。這種差異可能是由細胞分裂速度不同引起的，而且不同組織細胞的變異方式不同，表明它們的DNA損壞和修復過程不同，反應了細胞不同的生命經歷。

　　 這些變異能幫人們深入理解細胞世系的發展。“利用這種新方法，我們能追溯一個生物的發展歷程。”論文第一作者、韋爾科姆基金會桑格研究所的薩姆·貝雅提說，“如果我們能更多了解在一個人生命歷程中，正常健康細胞在分裂時是怎樣變異的，就能從根本上理解什么是正常的，這種表型變異帶來的差異和癌細胞造成的差異有何不同。”

　　 本實驗的細胞來自健康小鼠，如果人體細胞變異的速度與小鼠類似，這些技術也能用于揭示人體細胞的生命史。論文高級作者、研究所主管麥克·斯特拉頓教授說：“成人身體由100萬億個細胞組成。所有這些細胞都來自一個受精卵。這種方法進一步擴展的話，能為我們提供一個清晰畫面，顯示一個成熟細胞是怎樣從受精卵發展而來的。此外，觀察每個細胞變異的數量和類型，我們能得到一部DNA‘日記’，記錄著每個健康細胞一生的經歷，并探索這些變化是如何表現在人體疾病層面的。”

　　 總編輯圈點

　　 作為生物體基本的結構和功能單位，細胞成為人類打開生命奧秘的一扇窗。利用這項新研究，我們能追溯每個細胞一生的經歷，并了解它們如何復制及變異。同時值得我們思考的是，多細胞生物體需要不同分化的細胞完成不同的生理活動，來實現一個個體的生命活動，如何將這項研究在生物體整個發展過程中發揮作用，仍然有待探索，畢竟百萬億級別的細胞數目是一個龐大的系統工程。我們期待它會給生命科學帶來驚喜。