В течение жизни человека во всех клетках организма развиваются мутации, известные как соматические мутации, которые не наследуются от родителей и не передаются потомству. Эти соматические мутации несут в себе закодированную запись жизненного опыта каждой клетки.
Изучая количество и типы мутаций в ДНК клетки, исследователи смогли оценить, делилась ли клетка несколько раз или много раз, и обнаружить отпечатки, известные как сигнатуры, процессов повреждения и восстановления ДНК, которые клетки подвергались воздействию в течение жизни человека. Более того, сравнение мутаций каждой клетки с мутациями других клеток тела позволило ученым составить подробное дерево развития оплодотворенной яйцеклетки.«Благодаря этому новому подходу мы можем заглянуть назад в развитие организма», — говорит доктор Сэм Бехджати, первый автор из Wellcome Trust Sanger Institute. «Если мы сможем лучше понять, как нормальные, здоровые клетки мутируют, когда они делятся на протяжении жизни человека, мы получим фундаментальное представление о том, что можно считать нормальным и чем это отличается от того, что мы видим в раковых клетках».Команда исследовала мышиные клетки желудка, тонкой кишки, толстой кишки и простаты.
Отдельные клетки выращивали для получения достаточного количества ДНК для точного секвенирования. В конце концов, технология секвенирования одной клетки будет развиваться, так что этот тип эксперимента может быть проведен с использованием только одной клетки.
Однако крошечные количества ДНК в отдельных клетках означают, что данные о мутациях в настоящее время недостаточно точны, чтобы реконструировать точные клоны.Исследователи зафиксировали различия в количестве мутаций в клетках из разных изученных тканей, вероятно, связанные с различиями в скорости деления клеток. Более того, разные паттерны мутаций были обнаружены в клетках из разных тканей, что позволяет предположить, что они подвергались различным процессам повреждения и восстановления ДНК, что отражает различный жизненный опыт.
В этом эксперименте использовались здоровые мыши. Если частота мутаций в человеческих клетках схожа, эти методы можно использовать для понимания истории жизни нормальных человеческих клеток.
«Тело взрослого человека состоит из 100 миллионов миллионов клеток, каждая из которых произошла из одной оплодотворенной яйцеклетки», — говорит профессор Майк Стрэттон, старший автор и директор Института Сэнгера. «Гораздо более широкое применение этого подхода позволит нам получить четкую картину того, как взрослые клетки развились из оплодотворенной яйцеклетки. Кроме того, глядя на количество и типы мутаций в каждой клетке, мы сможем получить дневник, записать в ДНК то, что каждая здоровая клетка испытала в течение своей жизни, а затем исследовать, как это меняет спектр человеческих болезней ».