人类生物学的一大谜团是，一个细胞如何产生平均人体内37万亿个细胞，每个细胞都有自己的特殊作用。耶鲁大学和梅奥诊所的研究人员发明了一种方法，可以重现细胞发育的最早阶段，从而产生如此惊人的细胞类型多样性。

耶鲁大学弗洛拉·瓦卡里诺实验室的研究人员利用从两个活人身上采集的皮肤细胞，通过鉴定出它们的细胞谱系，能够追踪它们的细胞谱系这些细胞基因组中包含的微小变异或突变。

这些“体细胞”或非遗传突变是在人类发育过程中的每个细胞分裂中产生的。随着这些分裂的继续，带有任何特定突变痕迹的细胞的百分比会减少，这基本上为科学家们留下了追踪最早细胞的线索。如果有突变痕迹的细胞比例很高，科学家就知道这种突变是在细胞谱系中较早产生的，在早期胚胎发育过程中更接近它的一个共同祖先祖先网“为了我们的身体，”耶鲁儿童研究中心的哈里斯教授瓦卡里诺说，这项研究发表在3月18日的《科学》（Science）杂志上，是神经科学教授，也是该研究的联合高级作者。例如，研究人员知道皮肤细胞中的一些突变是在胚胎发育早期产生的，因为它们也可以在成人的血液、唾液和尿液样本中检测到。在人体内，每一种特殊的组织都来自不同的生殖层，或胚胎中第一个分化的细胞类型，这些细胞产生神经系统、肠道、血液，研究结果表明，胚胎中产生的突变在人体发育到成年的整个过程中都是由每个子细胞遗传和保留的，这使得研究人员能够为这些个体重建早期的谱系树，瓦卡里诺说。

这一发现也可能有助于科学家追溯发育障碍的细胞起源。例如，精神分裂症和孤独症等神经精神疾病可能是由早期细胞功能紊乱引起的，这些细胞功能紊乱会劫持早期发育调节器。这可能会改变某些细胞系的生长和扩张，或者在发育过程中它们分离形成新的细胞系。

有趣的是，研究人员还发现，在第一次分裂时分化的细胞系往往是不对称的。例如，胚胎中产生的前两个子细胞中的一个最终占到了成人身体细胞类型的90%。研究人员说，另一个子细胞可能主要用于制造胎盘，从而培育生长中的胚胎。

瓦卡里诺强调，在细胞发育的每一步中追踪细胞祖先个体差异的技术仍然有限。

但这是有希望的。”她说：“我们已经找到了一种微创的方法，可以窥视一个人的个人细胞史。”梅奥诊所的阿列克谢·阿比佐夫是这篇论文的联合高级作者。第一作者是耶鲁大学医学院博士后助理Liana Fasching和梅奥诊所的Yeongjun Jang

Journal Reference:

Liana Fasching, Yeongjun Jang, Simone Tomasi, Jeremy Schreiner, Livia Tomasini, Melanie V. Brady, Taejeong Bae, Vivekananda Sarangi, Nikolaos Vasmatzis, Yifan Wang, Anna Szekely, Thomas V. Fernandez, James F. Leckman, Alexej Abyzov, Flora M. Vaccarino. Early developmental asymmetries in cell lineage trees in living individuals. Science, 2021 DOI: 10.1126/science.abe0981