从***次细胞***开始，体细胞突变就开始在个体细胞中积累。此前关于体细胞突变的研究主要集中在核苷酸变异上，对复杂的结构事件研究仍然很少，部分原因是它们相对***，并且存在检测方面的技术挑战，特别是在单细胞分辨率方面。L1，也称LINE-1（Long interspersed nuclear element-1）逆转座子是人类基因组中广泛存在的可移动元件，是一种此前被认为主要处于休眠状态的跳跃基因。目前，已知L1跳跃基因大约有50万个，占人类基因组的17%，但大多数L1跳跃基因在现代人的正常组织中已经失去了跳跃能力，无法进行进一步转座。迄今为止，人们在癌症基因组等研究中已经发现了264个具有逆转录活性的L1（rc-L1），在几种疾病的组织遗传分析中也发现了L1逆转座子。在特定的癌症类型中，包括食管癌和结肠直肠癌，表现出较高的体细胞L1逆转座事件（soL1Rs）负荷，这通常导致癌症基因的改变，意味着L1逆转座子在人类疾病发展中发挥了作用，且需要更系统的表征。

近日，来自韩国***科学技术研究院（KAIST）和Genome Insight公司的研究人员及合作者针对人类大肠全基因组中的“跳跃基因”进行了开创性的研究，并在Nature发表了题为“Widespread somatic L1 retrotransposition in normal colorectal epithelium”的研究论文。研究团队分析了从单细胞（以下简称克隆）扩增的菌落的全基因组序列，并进一步从相同克隆中同时进行多组学分析，以准确检测多个克隆共享的早期胚胎发生事件，深入探索了人类基因组正常细胞中L1逆转录转座诱导的突变景观。

文章发表在Nature

研究人员从28名个体收集了结直肠上皮、血液和息肉等组织样本的三种不同细胞类型，同时，研究人员还分析了来自正常结直肠克隆供体的19个匹配结直肠癌组织。基于这些序列评估了体细胞获得性突变，包括SNV、Indels、SV和soL1Rs。

研究人员共测序了899个单细胞克隆的全基因组序列，确定了1708个soL1R。分析发现，克隆中的大多数soL1R是真正的体细胞事件。在887个健康结直肠克隆的1,250个soL1R中，98.9%来自结直肠上皮，显示出极强的细胞类型特异性。大多数正常的结直肠癌克隆（88%）至少有一个soL1R，平均每个克隆有三个事件。值得注意的是，克隆中的soL1R比其他经典体细胞结构变异类型更为丰富。此外，在结直肠上皮中，不同克隆和个体的soL1R负荷存在显著差异，这些事件在结直肠上皮细胞中十分常见，并与年龄呈正相关。

图1. 正常细胞中的体细胞L1逆转座子。

正常结直肠克隆soL1R的反转录片段多为重复L1序列的3′部分。偶尔，L1来源的独特下游序列在有或没有L1序列的情况下被逆转录，在转导事件中，使用独特的序列作为L1源的条形码，可以对其源元件（source elements）进行指纹识别。结合结直肠克隆和癌症组织，研究团队发现了217个转导事件，包括34个rc-L1，它们每一个都对结直肠克隆中不同数量的转导有贡献。其中12个是新的rc-L1，表明在人类基因组中正在获得新的rc-L1来源。

图2. L1源元件活动的动力学。

此外，研究人员探索了正常细胞中差异rc-L1活性的表观遗传基础，结合已建立的克隆子集中的全基因组DNA甲基化（139个克隆）和RNA表达谱（116个克隆），发现这些克隆在位点特异性L1启动子甲基化和转录之间表现出强烈的负相关，表明L1启动子去甲基化是L1转录的主要开关。此外，来自各种组织的全基因组DNA甲基化谱表明，结直肠组织具有比任何其他细胞类型更高的rc-L1启动子去甲基化频率。

此外，研究发现L1启动子表观基因型主要在胚胎发育中确定。在***早胚胎阶段形成的完全去甲基化的rc-L1启动子在随后的结肠直肠上皮谱系中没有充分再甲基化。随着时间的推移，去甲基化的rc-L1启动子在体细胞谱系中是稳定的。以上结果表明，表观遗传变化在调节L1跳跃基因活性方面起着关键作用。

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