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Nature发现人体最早的基因突变,揭秘机体形成之谜!

来源:生物谷 2017-03-24 07:58


2017年3月24日讯 /生物谷BIOON /——来自桑格研究员的研究人员及其合作者已经发现了人体最早的基因突变。通过分析成年细胞基因组,科学家们能够追溯每个胚胎发育的方式。这项研究发表在Nature上,表明人体胚胎在两个细胞的时期,其中一个细胞变得更强大,并形成了更大部分成年人体机体。

对研究人员而言一个长期存在的问题就是胚胎发育最早期发生了什么,因为科学家几乎不可能直接研究这个过程。现在研究人员分析了来自279名乳腺癌患者的血液样品中的全基因组测序结果,发现了163个发生在这些人胚胎发育早期的基因突变。

鉴定出这些基因突变之后,研究人员使用第一代、二代和三代胚胎细胞的基因突变去计算胚胎的两个细胞形成了机体的哪些部分,结果发现最初的两个细胞对机体的贡献不同:一个细胞组成了机体的70%,另一个细胞的贡献只有30%。这种对机体组成贡献上的差异在第二、三代细胞中也存在。

研究人员随后在病人肿瘤组织样品中寻找了这些最初在癌症病人正常血细胞发现的突变,因为癌细胞是由一个突变的细胞发育而来,因此一个胚胎时期的突变要么在肿瘤组织中存在,要么不存在。事实上确实如此,研究人员也因此能够确定肿瘤组织中来源于胚胎早期的基因突变。

论文第一作者、来自桑格研究员的Young Seok Ju说道:“这是研究人员首次能够确定基因突变来自早期胚胎的位置。这就如同大海捞针一样。和数百万遗传基因突变相比,这些基因突变仅占其中很少一部分,因此我们可以通过寻找它们以追踪胚胎发育过程中发生的事件。”

在这项研究中,研究人员还能够检测早期胚胎发育过程中基因突变的速度,这也是史上首次。此前研究人员估计每次细胞分裂会产生一个突变,但是研究人员发现每次细胞分裂会产生3个基因突变。胚胎发育过程中发生基因突变有两种方式:也就是所谓的突变信号1和5。这些突变随机分布在基因组中,其中的大部分不会影响胚胎发育。但是重要基因上发生的突变会导致发育紊乱等疾病。

论文领导作者、桑格研究所主任Sir Mike Stratton教授说道:“这是利用基因组测序和突变拓宽我们对生物学了解的很重要的一步。事实上这些基因突变是留在我们成年组织中的考古学信息,我们能够通过这些信息更好地了解人类胚胎学。当然这仅仅是我们对人类发育的早期认识,未来我们有希望了解更多。”(生物谷Bioon.com)

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原文出处:

Young Seok Ju, Inigo Martincorena, Moritz Gerstung et al. Somatic mutations reveal asymmetric cellular dynamics in the early human embryo. Nature, 2017; DOI: 10.1038/nature21703

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