研究人员发现大约每40个的人类骨髓细胞中就有一个细胞具有显著的染色体变化，但并没有表现出任何疾病或异常的迹象。这意味着即使被认为是“正常”的细胞也可能包含各种基因突变，从而导致我们身体内各个细胞之间的基因变异比不同人类之间的基因变异还要多。这一突破得益于一种名为Strand-seq的专门DNA测序技术，该技术使得研究人员能够揭示单个细胞基因组的复杂细节，而这些细节使用其他方法是难以检测到的。这项研究由Jan Korbel在欧洲分子生物学实验室(EMBL)和马克斯·德尔布吕克医学系统生物学中心(MDC-BIMSB)领导。研究结果表明，大约每40个的人类骨髓细胞中就有一个细胞含有显著的染色体变化，例如拷贝数变异和染色体重排，但并未导致任何可观察到的疾病或异常。此外，来自60岁以上个体的细胞样本似乎有更多细胞具有这些基因组改变，这表明可能存在一种先前未知的机制，可能导致与年龄相关的疾病。这些发现已在科学杂志Nature Genetics上发表。
“这项研究强调我们都是马赛克,” Korbel说，他是EMBL海德堡基因组生物学单元的高级科学家，也是数据科学团队的负责人。“即使是被认为是正常的细胞也包含各种基因突变。这最终意味着我们身体内各个细胞之间的基因变异比不同个体之间的变异要多。”
Korbel和马克斯·德尔布吕克中心的组长Sanders都在研究基因结构变异的影响——例如人类基因组大型部分的缺失、重复、倒位和易位——对人类健康的影响。疾病的进展可归因于基因突变引起的无控制细胞生长和肿瘤形成。这个在癌症领域广为人知的概念现在正被应用于理解良性疾病的发展。Sanders解释说，发现得以实现是因为使用了一种称为Strand-seq的单细胞测序技术。这种独特的DNA测序技术能够揭示单个细胞基因组的复杂细节，而这些细节通过其他方法难以检测。Sanders在她的博士研究期间对这一技术的发展发挥了关键作用，并在担任Korbel实验室的博士后研究员时与同事们对其进行了改进。根据Sanders的说法，Strand-seq允许研究人员以比任何其他测序技术更高的精度和分辨率识别个别细胞中的结构变异。这项技术带来了对基因突变的全新理解，并现在被广泛应用于分析基因组并将发现转化为临床研究。“我们刚刚意识到，与我们在教科书中学到的相反，我们体内的每个细胞并不具有完全相同的DNA，”她说。基因马赛克。这项研究是首次使用Strand-seq技术研究健康个体的DNA突变。来自不同年龄组的生物样本被检查，发现84%的参与者的血液干细胞中存在突变，参与者年龄从新生儿到92岁不等。这表明显著的基因突变是普遍存在的。“我们基因组中存在如此之多的多样性却未被注意到，实在令人震惊，”Sanders指出。这一发现对我们理解正常人类衰老和基因组变异具有重要意义。
这些发现对我们可能发展的疾病类型影响是该领域的一个关键问题。研究还发现，在60岁及以上的个体中，含有基因突变的骨髓细胞更为普遍，其中某些基因变异或亚克隆比其他变异更为常见。这些亚克隆的频繁存在暗示了与衰老过程潜在的关联。然而，目前尚不清楚控制亚克隆增殖的机制是否会随着年龄的增长而减弱，或者亚克隆的扩展是否本身会导致与年龄相关的疾病，Korbel指出。他还提到，未来单细胞技术可能有助于提供对这一主题的更多见解。“这项研究应能让我们更好地理解这些此前未被注意的突变如何影响我们的健康，并可能对衰老过程产生影响。”
