Nature子刊：西湖大学王寿文/李莉团队开发首个基于表观突变、无需基因编辑的谱系追踪工具

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

体内谱系追踪在揭示组织发育和稳态的基本原理方面具有巨大潜力。 然而，目前人类的谱系追踪依赖于极其罕见的体细胞突变，这在时间分辨率和谱系准确性方面有限。

2025年1月16日，西湖大学生命科学学院王寿文、李莉团队（陈孟旸、傅瑞江为共同通讯作者） 在 Nature 子刊Nature Methods上发表了题为：High-resolution, noninvasive single-cell lineage tracing in mice and humans based on DNA methylation epimutations 的研究论文。

该研究开发了一种用于谱系追踪的新型计算工具——MethylTree，该工具无需基因编辑，即可在小鼠和人类中精准地、以多组学的方式实现高分辨率、非侵入性的单细胞谱系追踪，为研究人类组织发育、疾病发生机制和干细胞疗法提供了很多可能性 。

在人类中进行非侵入性谱系追踪，依赖于罕见的体细胞突变，这种方法的通量和时间分辨率都有限。

我们开发了一种计算方法“MethylTree”，该方法利用 DNA 甲基化的表观突变来准确推断不同细胞类型、发育阶段和物种之间的谱系关系，为人类和其他生物提供了一种更优越的非侵入性谱系追踪替代方案。

在这项最新研究中，研究团队开发了一种计算方法——MethylTree，该方法基于 DNA 甲基化上的频繁表观突变，利用具有已知谱系和表型标签的单细胞全基因组 DNA 甲基化数据集，以近乎 100% 的 准确率推断不同细胞类型、发育阶段和物种之间的谱系关系。

基于表观突变的谱系推断

研究团队在小鼠和人类血液中展示了基于表观突变的单细胞多组学谱系追踪，其中 MethylTree 重现了造血过程中的分化层次。将 MethylTree 应用于人类胚胎，研究团队揭示了在四细胞阶段早期就已出现的命运决定。在野生型小鼠的血液中，研究团队鉴定出了约 250 个造血干细胞克隆。

总的来说，MethylTree 开启了在人类及更广泛领域进行高分辨率、非侵入性及多组学的谱系追踪的大门。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41592-024-02567-1