韩国科学技术高级研究院（KAIST）及其合作者进行了一项突破性的研究，研究聚焦于人类大肠整个基因组中的“跳跃基因”。这项研究于2023年5月18日发表在《自然》杂志上，揭示了“长穿插核元素-1（L1）”的惊人活性，这是一种以前被认为在人类基因组中大多处于休眠状态的跳跃基因。研究表明，L1基因可以在个体的一生中被激活并破坏基因组功能，尤其是在结肠直肠上皮中。（论文标题：正常结肠直肠上皮中的广泛体细胞L1逆转录转位，https://www.nature.com/articles/s41586-023-06046-z)

大约有500000个L1跳跃基因，占人类基因组的17%，它们通过在基因组序列中引入“颠覆性创新”，对人类物种进化的贡献早已得到认可。到目前为止，人们认为大多数L1元素已经失去了在现代人类正常组织中跳跃的能力。然而，这项研究表明，一些L1跳跃基因可以在正常细胞中被广泛激活，导致个体一生中基因组突变的积累。L1跳跃的速率和由此产生的基因组变化在不同的细胞类型中不同，在老化的结肠上皮细胞中观察到显著的浓度。该研究表明，每个结肠上皮细胞平均在40岁时都会经历L1跳跃事件。

这项研究由共同第一作者Chang Hyun-Nam（KAIST的研究生）和Jeonghwan Youk博士（前KAIST研究生，首尔国立大学医院助理临床教授）领导，分析了从28个人的皮肤（成纤维细胞）、血液和结肠上皮组织中获得的899个单细胞的全基因组序列。这项研究揭示了正常细胞中L1跳跃基因的激活，导致基因组突变随着时间的推移逐渐积累。此外，该团队探索了表观基因组（DNA甲基化）序列，以了解L1跳跃基因激活背后的机制。他们发现，具有激活的L1跳跃基因的细胞表现出表观遗传不稳定性，这表明表观遗传变化在调节L1跳跃基因活性中起着关键作用。这些表观基因组不稳定性大多发生在胚胎发生的早期阶段。这项研究为人类结肠直肠组织的衰老过程和疾病发展提供了有价值的见解。

KAIST的Young Seok Ju教授表示：“这项研究表明，正常细胞的基因组损伤不仅是通过接触致癌物获得的，而且是通过内源性成分的活性获得的，这些成分的影响以前尚不清楚。由于L1跳跃基因的活性，明显健康的老化细胞的基因组，特别是在结肠直肠上皮中，变得镶嵌。”

首尔国立大学医院外科的Min Jung Kim教授说：“我们强调临床医学和基础医学研究人员之间的重要和持续的合作。这一案例突出了从临床环境中系统收集的人体组织在揭示人类疾病发展的复杂过程中的关键作用。”

韩国大学医学院核医学系的Hyun Woo Kwon教授表示：“我很高兴研究团队在单细胞基因组技术方面的进步取得了成果。我们将继续努力在单细胞基因技术方面处于领先地位。”

研究团队得到了韩国国家研究基金会研究领导者计划和青年研究员计划的支持，以及韩国健康产业发展研究所医学博士/医学科学家培训计划和Suh Kyungbae基金会的资助。

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