一款可追踪细胞的新工具，将为癌症早期诊断和治疗提供更多线索

在生命的微观世界里，每个细胞也有这样一本神秘的“家谱”，记录着细胞的 “身世” 与 “传承”。伴随着分裂或者分化，细胞逐步形成了不同类型的细胞和组织，有的成为了神经细胞，构建起复杂的神经网络；有的则变成了肌肉细胞，为身体的运动提供动力；还有的分化为血细胞，负责输送着氧气和营养物质……

这本细胞的“家谱”被称为细胞谱系，对于理解生命的发育进程和疾病的起源发展十分关键。

近日，西湖大学生命科学学院、西湖实验室王寿文团队与李莉团队合作，在单细胞谱系追踪领域开发了一款谱系追踪新计算工具MethylTree。这款工具无需基因编辑，就可以精准地、以多组学的方式追踪细胞谱系，开启了非侵入式谱系追踪的新篇章，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。

论文截图

源起19世纪末的显微镜观察和记录，关于细胞谱系的研究已经过了一个世纪，目前诞生了很多研究细胞谱系的方法，但依旧存在一些缺陷——

例如，有些方法需要对细胞DNA进行编辑，不管是从伦理还是技术的角度，都不是很成熟，因此并不适用于人体研究；而那些不需要直接编辑细胞的方法，则要依赖于罕见的体细胞DNA突变（突变概率极低，仅为10-9per nt/division），不仅对技术的要求非常高，并且也非常昂贵（大概每个细胞要200美元）。

因此，面对这些问题，研究团队一直想开发出一款高效、精准、多组学的谱系追踪新方法。

突破点在DNA上一个常见的表观遗传修饰方法，甲基化。DNA甲基化能调节基因的表达，有时能关闭某些基因的表达，有时又会诱导基因的重新活化和表达。

想象一下，你有一本非常复杂、信息繁多的生命之书，书里蕴藏了浩如烟海的生命信息，有些章节需要在特定的时间被读取，而有些章节则需要在特定的时间被忽略，甲基化就好比一个书签，它们不会改变书的内容，但会告诉你哪些章节现在应该读，哪些章节可以暂时忽略。

细胞谱系记录了个体内细胞分裂的历史

于是，研究团队利用细胞的甲基化特征，成功开发出了一套谱系追踪新的计算工具，命名为MethylTree，Methyl就是甲基化的意思，意为利用细胞甲基化的特征来追踪细胞树。MethylTree不仅巧妙地避开了缺失值问题和噪声干扰，也成功地消除了不同细胞类型特有的DNA 甲基化差异带来的影响。

同时，团队在人的造血系统、早期胚胎发育、癌症等多个实验体系中验证了MethylTree的准确率接近100%！

图2：MethylTree成功重建人类脐带血的谱系。MethylTree谱系热图中的克隆（右图）与实验中慢病毒LARRY定义的克隆（左图）一致。

研究细胞谱系有什么用？

通过研究细胞谱系，下一步，科研人员们可以揭示不同细胞类型的命运决定机制，理解组织和器官的发育过程；还可以了解肿瘤细胞的谱系关系，或许能为癌症的早期诊断和治疗提供线索；以及了解干细胞如何分化成特定类型的细胞，促进组织工程和器官再生技术的发展……

研究团队开发了一款工具，但是他们的期待不仅限于这款工具。从疾病的发生发展，到治疗的个性化优化，他们希望，有更多的团队加入其中，借由此工具，解锁更多细胞发育和分化过程中的奥秘。

（来源：潮新闻、西湖大学）