有些人看起来一模一样，“本质“却大有不同

2021-01-19 学术头条

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不知道大家有没有发现一个有意思的现象，双胞胎虽然言行举止都很相似，但是我们总能正确地把他们区分开来。这类非常相像的双胞胎被称为单卵双胞胎（即同卵双胞胎），长期以来的研究表明这类双胞胎的基因组序列几乎是相同的。近年来越来越多的研究却表明，单卵双胞胎之间的表型差异不仅仅归因于环境，也和基因组的差异有关，甚至某些差异可能是由于血细胞或其前体体细胞突变所致。追踪单卵双胞胎的相关突变，对于我们了解人类的发育阶段非常重要。

近日，《nature genetics》在线发表了冰岛雷克雅未克解码遗传学公司（安进子公司）研究人员题为A Differences between germline genomes of monozygotic twins的研究。该研究通过对双胞胎的父母和后代进行分析，确定了孪生前的突变。

DOI: 10.1038/s41588-020-00755-1

研究人员首先招募了单卵双（多）胞胎（381 对双胞胎，2 对三胞胎），通过比较体细胞组织（1 个脂肪，204 个颊和 563 个血液样本）中的序列变异，评估不一致的合子后突变数量。分析结果显示，共发现 23,653 个双胞胎特异的合子后突变。但是，后合子突变的数量存在很大的差异，比如，39 对双胞胎之间的差异突变超过 100 个，而 38 对双胞胎之间根本没有差异。

每个个体的合子后突变数

随后，研究人员将先证者定义为既具有后代又有单卵双生子的个体，原始生殖细胞（PGCS）突变是在先证者的体细胞和种系中均可检测到的后合子突变，后者可遗传至后代。为了找到 PGCS 突变，研究人员还对 181 个单卵双胞胎的家庭成员（后代和配偶/伴侣）的基因组进行了测序，从而产生了总共 451 个四倍体（246 个先证者），包括一个先证者，一个单卵双胞胎，一个配偶/伴侣和后代。具有类似体细胞变异等位基因频率（VAF）的双胞胎对可能是由孪生前细胞群的相同细胞谱系发育而来的。

双胞胎中PGCS发生前和孪生前突变的时间

最后，研究人员通过单卵双胞胎中的突变光谱移位来追溯推断这些关键发育阶段的整体甲基化状态。另外，孪生前突变的 VAF 差异以及通常双胞胎之间存在多种多样的 VAF 关系，表明孪生时细胞谱系的分配具有相当大的随机性。

人类早期发育中的细胞分配

总而言之，研究人员利用双胞胎的父母和后代，确定了孪生前的突变，观察到在孪生前的细胞团中由单个或多个细胞谱系形成双胞胎的情况。该研究首次表明，人类早期发育过程中，细胞谱系的分配是导致单卵双胞胎对之间基因组差异的主要原因，所以说世上没有两片完全相同的树叶，也没有两个基因组完全相同的人。并且该结果对于某些疾病，例如自闭症和其他发育障碍的诊断和治疗至关重要。

参考资料：

[1] https://www.nature.com/articles/s41588-020-00755-1