從***次細(xì)胞***開始，體細(xì)胞突變就開始在個(gè)體細(xì)胞中積累。此前關(guān)于體細(xì)胞突變的研究主要集中在核苷酸變異上，對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)事件研究仍然很少，部分原因是它們相對***，并且存在檢測方面的技術(shù)挑戰(zhàn)，特別是在單細(xì)胞分辨率方面。L1，也稱LINE-1（Long interspersed nuclear element-1）逆轉(zhuǎn)座子是人類基因組中廣泛存在的可移動(dòng)元件，是一種此前被認(rèn)為主要處于休眠狀態(tài)的跳躍基因。目前，已知L1跳躍基因大約有50萬個(gè)，占人類基因組的17%，但大多數(shù)L1跳躍基因在現(xiàn)代人的正常組織中已經(jīng)失去了跳躍能力，無法進(jìn)行進(jìn)一步轉(zhuǎn)座。迄今為止，人們在癌癥基因組等研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了264個(gè)具有逆轉(zhuǎn)錄活性的L1（rc-L1），在幾種疾病的組織遺傳分析中也發(fā)現(xiàn)了L1逆轉(zhuǎn)座子。在特定的癌癥類型中，包括食管癌和結(jié)腸直腸癌，表現(xiàn)出較高的體細(xì)胞L1逆轉(zhuǎn)座事件（soL1Rs）負(fù)荷，這通常導(dǎo)致癌癥基因的改變，意味著L1逆轉(zhuǎn)座子在人類疾病發(fā)展中發(fā)揮了作用，且需要更系統(tǒng)的表征。

近日，來自韓國***科學(xué)技術(shù)研究院（KAIST）和Genome Insight公司的研究人員及合作者針對人類大腸全基因組中的“跳躍基因”進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究，并在Nature發(fā)表了題為“Widespread somatic L1 retrotransposition in normal colorectal epithelium”的研究論文。研究團(tuán)隊(duì)分析了從單細(xì)胞（以下簡稱克?。U(kuò)增的菌落的全基因組序列，并進(jìn)一步從相同克隆中同時(shí)進(jìn)行多組學(xué)分析，以準(zhǔn)確檢測多個(gè)克隆共享的早期胚胎發(fā)生事件，深入探索了人類基因組正常細(xì)胞中L1逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座誘導(dǎo)的突變景觀。

文章發(fā)表在Nature

研究人員從28名個(gè)體收集了結(jié)直腸上皮、血液和息肉等組織樣本的三種不同細(xì)胞類型，同時(shí)，研究人員還分析了來自正常結(jié)直腸克隆供體的19個(gè)匹配結(jié)直腸癌組織?；谶@些序列評估了體細(xì)胞獲得性突變，包括SNV、Indels、SV和soL1Rs。

研究人員共測序了899個(gè)單細(xì)胞克隆的全基因組序列，確定了1708個(gè)soL1R。分析發(fā)現(xiàn)，克隆中的大多數(shù)soL1R是真正的體細(xì)胞事件。在887個(gè)健康結(jié)直腸克隆的1,250個(gè)soL1R中，98.9%來自結(jié)直腸上皮，顯示出極強(qiáng)的細(xì)胞類型特異性。大多數(shù)正常的結(jié)直腸癌克?。?8%）至少有一個(gè)soL1R，平均每個(gè)克隆有三個(gè)事件。值得注意的是，克隆中的soL1R比其他經(jīng)典體細(xì)胞結(jié)構(gòu)變異類型更為豐富。此外，在結(jié)直腸上皮中，不同克隆和個(gè)體的soL1R負(fù)荷存在顯著差異，這些事件在結(jié)直腸上皮細(xì)胞中十分常見，并與年齡呈正相關(guān)。

圖1. 正常細(xì)胞中的體細(xì)胞L1逆轉(zhuǎn)座子。

正常結(jié)直腸克隆soL1R的反轉(zhuǎn)錄片段多為重復(fù)L1序列的3′部分。偶爾，L1來源的獨(dú)特下游序列在有或沒有L1序列的情況下被逆轉(zhuǎn)錄，在轉(zhuǎn)導(dǎo)事件中，使用獨(dú)特的序列作為L1源的條形碼，可以對其源元件（source elements）進(jìn)行指紋識(shí)別。結(jié)合結(jié)直腸克隆和癌癥組織，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了217個(gè)轉(zhuǎn)導(dǎo)事件，包括34個(gè)rc-L1，它們每一個(gè)都對結(jié)直腸克隆中不同數(shù)量的轉(zhuǎn)導(dǎo)有貢獻(xiàn)。其中12個(gè)是新的rc-L1，表明在人類基因組中正在獲得新的rc-L1來源。

圖2. L1源元件活動(dòng)的動(dòng)力學(xué)。

此外，研究人員探索了正常細(xì)胞中差異rc-L1活性的表觀遺傳基礎(chǔ)，結(jié)合已建立的克隆子集中的全基因組DNA甲基化（139個(gè)克?。┖蚏NA表達(dá)譜（116個(gè)克?。?，發(fā)現(xiàn)這些克隆在位點(diǎn)特異性L1啟動(dòng)子甲基化和轉(zhuǎn)錄之間表現(xiàn)出強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)，表明L1啟動(dòng)子去甲基化是L1轉(zhuǎn)錄的主要開關(guān)。此外，來自各種組織的全基因組DNA甲基化譜表明，結(jié)直腸組織具有比任何其他細(xì)胞類型更高的rc-L1啟動(dòng)子去甲基化頻率。

此外，研究發(fā)現(xiàn)L1啟動(dòng)子表觀基因型主要在胚胎發(fā)育中確定。在***早胚胎階段形成的完全去甲基化的rc-L1啟動(dòng)子在隨后的結(jié)腸直腸上皮譜系中沒有充分再甲基化。隨著時(shí)間的推移，去甲基化的rc-L1啟動(dòng)子在體細(xì)胞譜系中是穩(wěn)定的。以上結(jié)果表明，表觀遺傳變化在調(diào)節(jié)L1跳躍基因活性方面起著關(guān)鍵作用。

生物磁珠對細(xì)胞篩選的方法已日漸成熟，原理是將包被一抗的磁珠與細(xì)胞表面對應(yīng)的分子特異性結(jié)合，或者將包被二抗的磁珠與已經(jīng)與細(xì)胞表面分子特異性結(jié)合的一抗結(jié)合。磁珠攜帶與之結(jié)合的細(xì)胞吸附與分離柱或試管上，實(shí)現(xiàn)陽性細(xì)胞或陰性細(xì)胞的分離。洛陽吉恩特生物自主研發(fā)生產(chǎn)了各類生物磁珠，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。