韩国科学技术院(KAIST)及其合作者进行了一项针对人类大肠整个基因组中的“跳跃基因”的开创性研究。

该研究发表在《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部分处于休眠状态的跳跃基因。该研究表明，L1基因可以在个体的一生中被激活并破坏基因组功能，特别是在结直肠上皮中。

它们拥有大约500万个L000跳跃基因，占人类基因组的1%，长期以来，它们通过向基因组序列引入“颠覆性创新”来对人类物种进化的贡献一直得到认可。到目前为止，人们认为大多数L17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因不同的细胞类型而异，在老年结肠上皮细胞中观察到显着的浓度。该研究表明，每个结肠上皮细胞平均在1岁时都会经历L40跳跃事件。

该研究由共同第一作者Chang Hyun Nam(KAIST的研究生)和Jeonghwan Youk博士(KAIST的前研究生和首尔国立大学医院的助理临床教授)领导，涉及分析从899个人收集的皮肤(成纤维细胞)，血液和结肠上皮组织获得的28个单细胞的全基因组序列。该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，研究小组还探索了表观基因组(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跳跃基因活性中的关键作用。大多数这些表观基因组不稳定性被发现出现在胚胎发生的早期阶段。该研究为人类结直肠组织中的衰老过程和疾病的发展提供了宝贵的见解。

“这项研究表明，正常细胞中的基因组损伤不仅通过暴露于致癌物质获得，而且还通过内源性成分的活性获得，其影响以前尚不清楚。由于L1跳跃基因的活性，明显健康的老年细胞的基因组，特别是在结直肠上皮中，变得马赛克，“KAIST的Young Seok Ju教授说。

“我们强调临床医学和基础医学科学研究人员之间必不可少和持续的合作，”首尔国立大学医院外科的Min Jung Kim教授说。“这个案例突出了从临床环境中系统收集的人体组织在解开人类疾病发展的复杂过程中的关键作用。

“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。我们将坚持不懈地努力引领单细胞基因组技术，“高丽大学医学院核医学系的Hyun Woo Kwon教授说。