人类生命中首次发现的突变:在成年细胞中看到的胚胎发育的考古痕迹

Wellcome Trust Sanger Institute及其合作者的研究人员已经观察到人生的最早突变。分析来自成人细胞的基因组，科学家们可以及时回顾，揭示每个胚胎的开发方式。

发表在自然今天，该研究表明，来自人类胚胎的双细胞阶段，其中一个细胞变得比另一个更占主导地位，导致成年体比例更高。

对于研究人员来说，一个长期存在的问题是早期人类发生了什么发展因为这已经被证明是不可能直接研究的。现在，研究人员分析了血液样本的整个基因组序列(收集自279名乳腺癌患者)，发现163个突变发生在这些人胚胎发育的早期。

一旦确定，研究人员使用受施肥蛋的第一，第二和第三分裂的突变来计算哪个比例成年细胞由胚胎中的前两个细胞中的每一个引起。他们发现，这些前两个细胞对整个身体有不同的贡献。一种细胞产生约70％的成人身体组织，而其他细胞具有更小的贡献，导致约30％的组织。这种倾斜的贡献也在第二代和第三代中的一些细胞继续进行。

最初针对癌症患者的正常血细胞精确定位，研究人员然后在治疗期间从患者中移除的癌症样本中的这些突变。与由多个体细胞克隆组成的正常组织不同，癌症从一个突变细胞发展。因此，每个拟议的胚胎突变应存在于肿瘤中的所有癌细胞中，或者都不应存在。这被证明是这种情况，通过使用这些癌症样本，研究人员能够验证在早期发育期间突变起源于突变。

Wellcome Trust Sanger Institute和韩国先进科学与技术研究所（Kaist）的第一作者博士说：“这是第一次看到突变在较早的人类发展中出现的地方。它是喜欢在干草堆中找到针。与数百万遗传的遗传变异相比，只有少数这些突变，并发现它们允许我们跟踪胚胎发生期间发生的事情。“

桑格研究所的Inigo Martincorena博士说:“在确定了突变后，我们能够使用统计分析来更好地理解胚胎发育期间的细胞动态。我们确定了第一批胚胎细胞对成人血细胞池的相对贡献，并发现了一个占主导地位的细胞——占70%的血细胞——和一个次要细胞。我们还对正常的淋巴和乳腺细胞进行了测序，结果表明，显性细胞也在类似的水平上对这些其他组织有贡献。这为人类发展的最初阶段打开了一扇前所未有的窗口。”

在这项研究中，研究人员还首次测量了早期人类发育的突变率，最多可达三代细胞分裂。之前的研究人员估计，每个细胞分裂产生一个突变，但这项研究测量了每个子细胞加倍产生三个突变。

胚胎发育过程中的突变发生在两个过程中，即突变标记1和突变标记5。这些突变是相当随机地分布在整个基因组中，其中绝大多数不会影响发育中的胚胎。然而，发生在一个重要基因的突变可能导致疾病，如发育障碍。

Mike Stratton爵士教授，萨尔特研究所的论文和董事表示：“这是扩大可以使用基因组序列和突变提取的生物学见解范围的重要一步。基本上，突变都是考古遗迹胚胎发育留在我们的成人组织中，所以如果我们能找到和解释它们，我们可以更好地了解人类胚胎。这只是对人类发展的一个早期洞察力，希望未来有更多的进来。“

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