体细胞突变与自然选择的群体规律

过去十年，日益灵敏的测序技术揭示了人体组织的体细胞突变图谱：突变随年龄呈组织特异性线性积累，主要源于内源性突变过程，也受诱变暴露等影响。同时发现，随着衰老，组织会被大量携带正向选择驱动突变的克隆占据，这些克隆为研究早期癌变和其他疾病提供了窗口。然而，多数克隆微小，现有检测方法通量低，限制了研究。

本研究在原有NanoSeq基础上开发两种新片段化方法，实现全基因组覆盖且保持超低错误率（低于每十亿碱基5个错误）。通过脐带血DNA验证，新方法突变负荷和光谱与已知一致，且在DNA损伤样本中表现稳定，有望用于更严重损伤的DNA样本。

将靶向NanoSeq应用于1042例口腔上皮样本和371例血液样本。血液样本分析重现了已知的突变率、特征和驱动基因，验证了方法准确性。口腔上皮样本发现，突变随年龄线性积累，基因组突变率约为每年每个细胞23个单核苷酸变异。

研究揭示了丰富的选择景观：口腔上皮中有46个基因受正向选择，超过62000个驱动突变；还发现9个基因受负向选择，主要是对截短突变的选择。通过单碱基水平分析，获得了基因内编码和非编码位点的高分辨率选择图谱，实现了体内饱和突变研究。

多变量回归模型显示，年龄、烟草、酒精等暴露和癌症风险因素会改变体细胞突变的获取或选择。例如，吸烟与总突变数、驱动突变密度等相关，酒精与特定突变特征负担相关。此外，还发现生殖系因素可能影响体细胞突变率和克隆选择。

总之，精准的单分子测序技术为研究早期癌变、癌症预防以及体细胞突变在衰老和疾病中的作用提供了强大工具。