一人一套基因组

时间:2023-11-21 15:29:03

埃里克·托普(Eric J.Topol):心脏病学家,移动医疗研究者,基因组学教授,加州斯克里普斯转化科学研究所主任,著有《颠覆医疗》《未来医疗》。

一人一套基因组

受精卵分裂,最终产生人,最新的统计是约有37万亿个细胞组成了人体,每个细胞都携带着相同的、可靠的基因组备份,我们一直都是这样被教导的。不幸的是,恰恰是那个简单的、看似牢不可破的原型发生突变了。

虽然在几十年前,就有人质疑传统上讲授的“一人一套基因组”的说法,但直到最近,我们获得了新的能力,开展了单细胞测序和高分辨率阵列比较基因组杂交的研究工作以后,这个说法才被彻底推翻。例如,2012年的一项研究表明,从59名妇女的尸体解剖中发现,有37具尸体中的脑细胞有Y染色体特有的DYS14基因,这个结果令人很难接受。但最近索尔克生物研究所的研究人员进行了人脑神经元单细胞测序,发现了一个惊人的数字,存在结构性DNA变异的细胞比例达到了41%。大脑中所谓的镶嵌现象水平远远大于预期。这让人们开始怀疑是否我们的单细胞测序技术存在缺陷。不过,随后的研究证明这种担心多余了,因为有太多的独立研究,无论是针对大脑或其他器官如皮肤、血液和心脏等,都有类似的发现。去年,一组由耶鲁大学的理查德·利夫顿(Richard Lifton)和马丁娜·布吕克纳(MartinaBrueckner)领导的团队发现,在发生基因突变的先天性心脏病患儿中,其父母有相当高的比例并没有类似现象,其父母具有先天心脏病严重缺陷的大概只占10%。

基因学家碰上这些细胞自发的新生突变,就像是玩棒球碰上了曲线球,往往会大吃一惊。在他们的印象里,遗传本应是一代一代传承下来的故事。更多的零星报道不断出现,像是肌萎缩性侧索硬化症、自闭症、精神分裂症等,都可以归因为这种新生突变。突变可以在人生中的很多时间点上发生。14例处于发育过程中的流产胚胎样本显示,70%出现了结构性变异。当然这尚不能代表出生后个体的情况。让我们看看生命另一端的情况,在6例与癌症无关的死亡案例中,在所有涉及的器官中都发现了大范围的镶嵌现象,包括肝、小肠和胰腺。

但我们仍然不知道上述现象是否只具有学术价值,还是存在重要的疾病诱导效果。可以肯定的是,人们已经知道,在“终末分化”细胞中发生的镶嵌现象,对癌症的发展很重要。而免疫细胞,特别是淋巴细胞的镶嵌现象,则似乎是一个健康的、尽职的免疫系统的一部分。在此之外,“一人多套基因组”的功能意义,在很大程度上仍然不清楚。

这件事影响深远。当我们使用血液样本来评估一个人的基因组时,我们还不知道在这个人的体内是否有潜在的镶嵌现象存在。要攻克这个难题还有很多工作要做。好在如今我们不缺技术手段,在未来几年内,我们无疑会更好地了解一个基因组混杂的自我。