Cellular lineage tracing by somatic variations for understanding human early embryogenesis
체세포 돌연변이를 이용한 인간 초기 배아세포의 발생과정 이해
- 발행기관 경북대학교대학원
- 지도교수 도움말 김동선, 오지원
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2021. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 의과학과
- 원문페이지 1-113
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/knu/000000098364
- UCI I804:22001-000000098364
- 본문언어 영어
- 참고문헌 87-109
초록/요약 도움말
게놈의 돌연변이는 초기와 후기 배아발달 모두에서 평생동안 체세포에 자발적으로 축적된다. 초기 배아 발생 중에 생성되는 돌연변이는 자손 세포로 이어져 노화, 신경 퇴화 또는 종양 질환을 유발하게 된다. 단일 세포 유전체학은 유전적 복합성을 연구하는 효율적 도구로 빠르게 발전하였음에도 불구하고, 오염, 고르지 못한 게놈범위 및 증폭오류로부터 발생하는 편향, 인공물 등으로 인해 다양한 유형의 조직세포에서 체세포 돌연변이를 정의하기가 어려운 것이 사실이다. 본 연구에서는, 사후초기부검에서 얻은 조직을 일차세포배양 하여 이들 세포로부터 단일 세포를 증식 시켜 만든 단일세포클론을 돌연변이 조사에 이용하였다. 5 개의 사후 시체에서 총 279 개의 단일 세포 클론과 379 개의 벌크조직을 생물정보학 알고리즘을 사용하여 체세포 돌연변이에 대해 분석하여 단일 세포 클론에서 총 121,975 개의 초기 체세포 치환과 29,157 개의 초기 체세포 삽입을 검출하였다. 세포 계통수는 이러한 초기 체세포 돌연변이로부터 재구성되었고, 초기 인간 배아 세포 및 배아 발달에 대한 정량적 통찰이 관찰되었다. 전체적으로, 이 연구는 대부분의 일차세포 유형에 적용 가능한 단일세포클로닝 전략의 가능성과, 단일세포 유전체학이 돌연변이 현상을 조사하는데 유리함을 입증하였다. 또한, 성인 조직에서 배아 세포의 비대칭 기여, 노화에 걸쳐 작동하는 돌연변이 속도 및 돌연변이 과정 그리고 초기 배아발생 동안의 세포운명결정 등을 확인하였다. 따라서, 본 연구는 인간의 정상적인 단일 체세포 변이에 대한 클론 구조와 게놈 이종성을 탐구하기 위한 체계적인 조사를 도울 것이다.
more초록/요약 도움말
Genomic mutations spontaneously accumulate in the somatic cells throughout life at any time point of human development, both in early embryonic development and in late stages. Mutations occurring during early embryogenesis are often transferred to progeny cells and contribute to aging, neurodegeneration or tumor diseases. Although single-cell genomics have advanced rapidly as an efficient tool to study genetic heterogeneity, its challenging to define somatic mutation in single cell of different tissue types due to bias and artifacts arising as a result of contamination, uneven genomic coverage, and amplification errors. In this study, postmortem tissues were used for single cell clonal expansion of primary cells obtained from warm autopsy tissue. Explant primary culture method followed by clonal expansion of isolated single cell was performed, these single-cell clones were then used to investigate mutational profile. Total 279 single-cell clones and 379 bulk tissues from 5 postmortem bodies were analyzed for somatic mutation using bioinformatics algorithm and detected total 121,975 early somatic substitutions and 29,157 early somatic indels in single cell clones. Cellular phylogenetic trees were reconstructed from these early somatic variants. Quantitative insights into early human embryonic cells and embryonic development was then observed. Overall, this study demonstrated single-cell cloning strategy, applicable to most primary cell types, favorable for single cell-genomics to investigate mutational signatures. Further, I found asymmetric contribution of embryonic cells in adult tissues, mutation rate and mutational processes operative across aging, as well as cell fate determination during early embryogenesis. Therefore, this study aids in systematic investigation of somatic variations in normal single cells for exploring clonal architecture and genome heterogeneity in human.
more목차 도움말
1. Introduction 1
2. In vitro clonal expansion from post-mortem tissue 7
2.1. Introduction 8
2.2. Materials and Methods 18
2.3. Results 29
2.4. Discussion 32
2.5. Figures 37
3. Clonal dynamics in early human embryogenesis inferred from somatic mutation 42
3.1. Introduction 43
3.2. Materials and Methods 44
3.3. Results 61
3.4. Discussion 74
3.5. Figures 77
References 87
Abstract 110
한글초록 112
