纳米测序可研究未分裂细胞基因突变
2021-05-06 15:38科技日报浏览：次
英国维康桑格研究所的科学家发明了一种名为纳米测序的新方法，能以迄今最高的准确率研究人类组织中的基因变化是如何发生的。这项成果代表着癌症和衰老研究的重大进展，发表在最新一期《自然》杂志上。
人体内的组织由分裂细胞和非分裂细胞组成。干细胞在人的一生中不断更新，负责提供未分裂的细胞来维持身体运转。人体中的绝大多数细胞是不分裂的，或者很少分裂，例如血液中的粒细胞，每天可产生数十亿个，寿命非常短；还有大脑中的神经元，寿命更长。
随着年龄增长，人体细胞会发生基因变化，也就是所谓的体细胞突变。细胞每年会有大约15—40个突变，这是一个自然过程。这些突变中的大多数是无害的，但其中一些可能会导致细胞走向癌变。
近年来，新技术使科学家能够研究健康组织的干细胞的突变。但到目前为止，基因组测序还不够准确，无法研究未分裂细胞中的新突变，这意味着人们无法准确观察到绝大多数体细胞中的突变。
在本研究中，研究人员尝试改进一种名为双重测序的先进测序方法，以搜索双链序列数据中的错误，发现这些错误集中在DNA片段的末端。他们还改进了DNA制备过程，使用特定的酶更干净地切割DNA，使准确率不断提高，直到实现每10亿个DNA字母中错误低于5个。
研究人员表示，现在他们能够准确地研究任何组织中的体细胞突变。利用该方法，他们比较了几种人体组织类型中干细胞和未分裂细胞的突变率和突变模式。通过对血细胞的分析发现，在缓慢分裂的干细胞和更快分裂的祖细胞中，突变的数量相似。这表明细胞分裂不是导致血细胞突变的主要机制。对没有分裂的神经元和很少分裂的肌肉细胞的分析也表明，突变在没有细胞分裂的细胞中终生积累，其速度与血液中的细胞相似。
论文第一作者费德里科·阿巴斯卡尔博士说：“人们通常认为，细胞分裂是导致体细胞突变的主要因素，分裂次数越多，产生的突变数量就越多。但我们的分析发现，分裂多次的血细胞具有相同的突变率和突变模式。这改变了我们对突变的看法，表明除了细胞分裂之外，其他生物机制也是突变的关键。”
他们还利用该方法研究了血液、结肠、大脑和肌肉样本，结果挑战了细胞分裂是驱动基因变化主要机制的观点。新方法为癌症和衰老研究开辟了新途径，例如研究烟草或紫外线等已知致癌物对细胞的影响，发现新的致癌物等。这样的研究可以加深人们对生活方式选择和接触致癌物如何导致癌症的理解。
此外，该方法使研究人员能以非侵入方式收集组织样本，如刮皮肤或擦拭喉咙等。（责任编辑：刘晓方）
人体内的组织由分裂细胞和非分裂细胞组成。干细胞在人的一生中不断更新，负责提供未分裂的细胞来维持身体运转。人体中的绝大多数细胞是不分裂的，或者很少分裂，例如血液中的粒细胞，每天可产生数十亿个，寿命非常短；还有大脑中的神经元，寿命更长。
随着年龄增长，人体细胞会发生基因变化，也就是所谓的体细胞突变。细胞每年会有大约15—40个突变，这是一个自然过程。这些突变中的大多数是无害的，但其中一些可能会导致细胞走向癌变。
近年来，新技术使科学家能够研究健康组织的干细胞的突变。但到目前为止，基因组测序还不够准确，无法研究未分裂细胞中的新突变，这意味着人们无法准确观察到绝大多数体细胞中的突变。
在本研究中，研究人员尝试改进一种名为双重测序的先进测序方法，以搜索双链序列数据中的错误，发现这些错误集中在DNA片段的末端。他们还改进了DNA制备过程，使用特定的酶更干净地切割DNA，使准确率不断提高，直到实现每10亿个DNA字母中错误低于5个。
研究人员表示，现在他们能够准确地研究任何组织中的体细胞突变。利用该方法，他们比较了几种人体组织类型中干细胞和未分裂细胞的突变率和突变模式。通过对血细胞的分析发现，在缓慢分裂的干细胞和更快分裂的祖细胞中，突变的数量相似。这表明细胞分裂不是导致血细胞突变的主要机制。对没有分裂的神经元和很少分裂的肌肉细胞的分析也表明，突变在没有细胞分裂的细胞中终生积累，其速度与血液中的细胞相似。
论文第一作者费德里科·阿巴斯卡尔博士说：“人们通常认为，细胞分裂是导致体细胞突变的主要因素，分裂次数越多，产生的突变数量就越多。但我们的分析发现，分裂多次的血细胞具有相同的突变率和突变模式。这改变了我们对突变的看法，表明除了细胞分裂之外，其他生物机制也是突变的关键。”
他们还利用该方法研究了血液、结肠、大脑和肌肉样本，结果挑战了细胞分裂是驱动基因变化主要机制的观点。新方法为癌症和衰老研究开辟了新途径，例如研究烟草或紫外线等已知致癌物对细胞的影响，发现新的致癌物等。这样的研究可以加深人们对生活方式选择和接触致癌物如何导致癌症的理解。
此外，该方法使研究人员能以非侵入方式收集组织样本，如刮皮肤或擦拭喉咙等。（责任编辑：刘晓方）
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