基于 DNA 甲基化表观突变实现小鼠与人类高分辨率、无创单细胞谱系追踪的重大突破

当前体内谱系追踪在人类研究中存在局限，依赖罕见体细胞突变，时间分辨率和谱系准确性欠佳。研究人员开发基于 DNA 甲基化频繁表观突变的通用谱系追踪工具 MethylTree。该工具能高精度重构谱系历史，揭示胚胎早期命运决定等，为多组学谱系追踪开辟新路径。

　　体内谱系追踪对于揭示组织发育和体内平衡的基本原理具有巨大潜力。然而，目前人类谱系追踪依赖极其罕见的体细胞突变，这限制了时间分辨率和谱系准确性。在此，研究人员开发了一种基于 DNA 甲基化频繁表观突变（epimutations）的通用谱系追踪工具，这得益于计算方法 MethylTree。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，MethylTree 在不同细胞类型、发育阶段和物种中，几乎能以 100% 的准确率重构谱系历史。研究人员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，MethylTree 重现了造血过程中的分化层级。将 MethylTree 应用于人类胚胎，揭示了四细胞阶段的早期命运决定。在天然小鼠血液中，研究人员鉴定出约 250 个造血干细胞（hematopoietic stem cells ）克隆。MethylTree 为人类及其他生物的高分辨率、无创和多组学谱系追踪打开了大门。