生命中的細(xì)胞都會發(fā)生突變,盡管大多數(shù)突變是無害的，但隨著年齡的增長，它們會在我們的組織中積累，如果它們出現(xiàn)在關(guān)鍵基因中，它們會改變細(xì)胞行為，并使細(xì)胞進(jìn)入癌癥之路。也有推測說，體細(xì)胞突變（非生殖組織中的那些）可能會導(dǎo)致衰老和與癌癥無關(guān)的疾病。然而，檢測少量細(xì)胞甚至單個(gè)細(xì)胞中存在的突變的技術(shù)困難阻礙了研究，并且在理解癌癥發(fā)展的步以及體細(xì)胞突變對衰老和疾病的影響方面進(jìn)展有限。Tang等在Nature報(bào)告克服了這些實(shí)驗(yàn)局限性的工作，以探索個(gè)體黑素細(xì)胞中的體細(xì)胞突變和選擇，黑素細(xì)胞是可引起癌癥黑素瘤的皮膚細(xì)胞類型。表皮是皮膚的外層,表皮只有0.1毫米厚，在整個(gè)人的一生中都受到促進(jìn)突變的紫外線的打擊，并且是絕大多數(shù)皮膚癌的起源。為了了解人體組織中體細(xì)胞突變的程度以及皮膚癌的起源，以前的研究使用了正常表皮小活檢的DNA測序。這不僅揭示了突變在正常細(xì)胞中很常見，而且在促癌基因中的突變有利于隨著年齡的增長逐漸分布在我們皮膚上的一小群突變細(xì)胞（克隆）的生長。但是，對由數(shù)千個(gè)細(xì)胞組成的表皮活檢進(jìn)行測序，大多數(shù)檢測到稱為角質(zhì)形成細(xì)胞的細(xì)胞中的突變，這些細(xì)胞約占表皮所有細(xì)胞的90％。這些是常見但通常可治療的非黑色素瘤皮膚癌的細(xì)胞。黑色素瘤是一種罕見的但更具致死性的皮膚癌，其起源在于散布在整個(gè)皮膚中的單個(gè)細(xì)胞，稱為黑色素細(xì)胞（圖1）。這些細(xì)胞產(chǎn)生一種叫做黑色素的色素，該色素可以使皮膚變色并保護(hù)皮膚免受日曬傷害。
研究分析了一種稱為黑素細(xì)胞的細(xì)胞，該細(xì)胞存在于皮膚外層（稱為表皮）的底部。黑色素細(xì)胞中促進(jìn)癌癥的突變可導(dǎo)致稱為黑色素瘤的致死性癌癥的形成。研究這些細(xì)胞中的突變是困難的，因?yàn)榕c另一種稱為角質(zhì)形成細(xì)胞的表皮細(xì)胞相比，這種細(xì)胞很少。b：作者獲得了人體皮膚的活檢樣品，并從健康個(gè)體和皮膚癌患者中分離出單個(gè)黑素細(xì)胞。體外培養(yǎng)單個(gè)細(xì)胞后為了獲得細(xì)胞集落，Tang及其同事使用了全基因組擴(kuò)增的方法，并對DNA進(jìn)行了測序。為了確定可能的突變是真實(shí)的還是測序錯(cuò)誤的結(jié)果，作者比較了對應(yīng)于同一遺傳區(qū)域的DNA和RNA測序結(jié)果，以檢查結(jié)果是否匹配。為了檢測黑素細(xì)胞中的突變。必須設(shè)計(jì)可靠的方法來對單個(gè)細(xì)胞的DNA進(jìn)行測序。對于其他細(xì)胞類型，已經(jīng)使用了兩種主要方法：單細(xì)胞測序，它依賴于容易出錯(cuò)的全基因組擴(kuò)增。和生長單細(xì)胞進(jìn)入的數(shù)千細(xì)胞集落在培養(yǎng)皿中，這使得能夠使用更可靠的測序方法。前一種方法會給每個(gè)細(xì)胞引入許多錯(cuò)誤，而這些錯(cuò)誤可能會被誤認(rèn)為是真正的突變，而后一種方法則只能用于體外生長良好的細(xì)胞。黑色素細(xì)胞很難在體外生長成大的細(xì)胞集落。結(jié)合這兩種方法，在體外將單個(gè)黑素細(xì)胞培養(yǎng)成數(shù)十到數(shù)百個(gè)細(xì)胞的菌落。只有這樣，他們才進(jìn)行全基因組擴(kuò)增步驟，從而將DNA測序錯(cuò)誤降。通過一系列巧妙的分析和控制，包括對每個(gè)菌落的DNA和RNA進(jìn)行測序以確認(rèn)某些突變，作者可以可靠地檢測出在單個(gè)黑素細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的體細(xì)胞突變。皮膚細(xì)胞（包括黑素細(xì)胞）的突變率比體內(nèi)其他細(xì)胞的突變率高得多，這也有助于提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而將擴(kuò)增方法引起的測序錯(cuò)誤的混雜效應(yīng)降至。
從6個(gè)死者的19個(gè)身體部位收集的133個(gè)黑素細(xì)胞衍生的細(xì)胞集落的基因組關(guān)鍵部分序列。捐助者包括兩名患有皮膚癌的人以及無癌癥的人。他們都是歐洲血統(tǒng)，年齡在63至85歲之間。盡管樣本量有限是該研究的局限性，但這項(xiàng)技術(shù)之旅的生物學(xué)見解令人矚目。令人放心的是，檢測到的絕大多數(shù)突變具有與紫外線損傷相關(guān)的DNA改變的預(yù)期特征標(biāo)記。每個(gè)黑色素細(xì)胞的突變數(shù)量在供體和身體部位之間變化很大，在陽光照射區(qū)域，每個(gè)細(xì)胞平均約有20,000個(gè)突變，這與在黑色素瘤發(fā)現(xiàn)的突變數(shù)量大致相似。出乎意料的觀察是，長期暴露在陽光下的皮膚（例如，在臉上）的突變數(shù)量要比間歇暴露在陽光下的皮膚（例如大腿或背部）的突變數(shù)量少。作者推測，這一發(fā)現(xiàn)可以解釋為什么大多數(shù)黑色素瘤發(fā)生在間歇性暴露于陽光的區(qū)域，盡管需要更多的供體進(jìn)行進(jìn)一步的分析來確認(rèn)這一發(fā)現(xiàn)。第二個(gè)發(fā)現(xiàn)更加令人意外，在陽光照射的組織中，某些黑素細(xì)胞的突變比同一活檢樣本中的其他黑素細(xì)胞少得多。這些細(xì)胞的來源尚不清楚。一種可能性是，它們以前居住在不受陽光傷害的地方，例如毛囊，提供了受保護(hù)的生態(tài)位。Tang和同事對高度變異的細(xì)胞中看似“受保護(hù)”的細(xì)胞數(shù)量的觀察使人想起了發(fā)現(xiàn)前吸煙者的某些肺細(xì)胞沒有由煙草引起的特征性突變，而且這些細(xì)胞甚至可能緩慢取代因吸煙多年而受損的肺細(xì)胞。進(jìn)一步的研究以驚人的低數(shù)量的突變黑色素細(xì)胞將是了解這種細(xì)胞的起源和功能的興趣。
通過分析涉及黑色素瘤發(fā)展的基因。發(fā)現(xiàn)大約20％的黑素細(xì)胞有一個(gè)黑色素瘤驅(qū)動(dòng)突變（有時(shí)，一些細(xì)胞有兩個(gè)這樣的驅(qū)動(dòng)突變）。有趣的是，作者觀察到這些突變可導(dǎo)致黑色素細(xì)胞生長，導(dǎo)致突變的黑色素細(xì)胞的“散布場”，這是有證據(jù)表明，從同一活檢組織中獲得的某些黑色素細(xì)胞具有相同的驅(qū)動(dòng)程序突變。在過去的幾年中，一些組織的研究報(bào)道在癌癥基因駕駛促進(jìn)細(xì)胞的生長，形成突變克隆突變的類似的意見。這種先前未知的現(xiàn)象正在成為跨多個(gè)組織衰老的常見特征。唐及其同事發(fā)現(xiàn)的促黑素細(xì)胞中的促癌突變主要發(fā)生在有據(jù)可查的促黑素瘤基因中，這些基因激活了MAPK信號通路，例如BRAF和NRAS。值得注意的是，黑色素瘤中不常見的兩個(gè)突變（稱為BRAF V600E的突變和TERT基因的調(diào)控啟動(dòng)子區(qū)域的突變）不在列表中。為了解釋這個(gè)難題，作者建議黑色素瘤從兩條主要途徑出現(xiàn)。它們可能是由于皮膚中現(xiàn)有的痣而產(chǎn)生，這些痣通常具有BRAF V600E突變，或者它們是從頭形成的沒有預(yù)先存在的痣。作者在分散的黑色素細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)癌癥的突變可能代表了一些從頭黑色素瘤的起源。
這項(xiàng)精心進(jìn)行的研究為正常黑素細(xì)胞的體細(xì)胞突變情況提供了*的視野，為黑素瘤的起源提供了新的線索，并提出了許多有趣的發(fā)現(xiàn)，這些將激發(fā)進(jìn)一步的研究。結(jié)合其他組織的類似努力，Tang及其同事進(jìn)行的這項(xiàng)研究正在迅速改變我們對正常組織中體細(xì)胞突變以及這些突變與健康和疾病的相關(guān)性的認(rèn)識。
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| | 人內(nèi)皮細(xì)胞低血清培養(yǎng)基套裝 | 人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞
人冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞
人髂動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞
人肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞
人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞 |
| | 人表皮角質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)基套裝 | 表皮角質(zhì)形成細(xì)胞
人表皮新生角質(zhì)形成細(xì)胞
口腔黏膜上皮細(xì)胞
（牙齦） |
| | | 人支氣管/氣管上皮細(xì)胞
人大葉支氣管上皮細(xì)胞
人小氣道上皮細(xì)胞 |
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| | | 人肺成纖維細(xì)胞
人皮膚成纖維細(xì)胞
人膀胱成纖維細(xì)胞
人輸精管成纖維細(xì)胞
人子宮成纖維細(xì)胞
人前列腺成纖維細(xì)胞
人鞏膜成纖維細(xì)胞
人心臟成纖維細(xì)胞
人前脂肪細(xì)胞 |
