大规模的癌症基因组测序表明,体细胞突变积累可能受环境暴露、组织类型以及器官或组织所处的解剖学部位的影响。现有大量数据支持这样的假说,即在健康人形态正常的细胞中,也存在癌症相关突变的累积。已有一些先期研究结果,使我们对正常组织的突变负荷及其克隆进化有所了解。但先期研究所用的器官或组织标本通常来源于不同个体,由于个体间遗传背景和生活史不同,所获结果难以比较和得出正确结论。为进一步准确解释突变与癌症发生之间的关系,必须用同一个人的不同器官或组织进行突变与克隆扩增模式的研究,以消除个体差异造成的偏差。我们在签署知情同意的前提下,获得5名年龄85岁以上的遗体捐赠者的支气管、食管、贲门、胃、十二指肠、肝、胰、结肠和直肠以及配对外周血。在组织病理学诊断为正常组织后,运用激光捕获显微切割方法,从每个器官中采集了 50份样本（每个样本约600个细胞）。我们对所采集的1,764个样本,用微量基因组测序法进行低深度全基因组测序和平均深度为56x的全外显子组测序。测序结果以及突变克隆扩增等以目前通用的方法进行分析。我们发现在正常人体组织中广泛存在体细胞突变,但不同器官中的突变负荷程度存在显著的差异:突变数在每外显子17～43.5个的范围,胰腺突变负荷最低（中位数10个/外显子）,而肝的突变负荷最高（中位数69个/外显子）。全基因组测序分析发现,正常组织也存在体细胞拷贝数改变,但发生频率有器官差异。大部分细胞（1,608/1,764,91.2%）,如来自结肠、直肠和支气管等的细胞,为二倍体,而在食管和贲门样本的细胞中则发现有染色体2、3、5、7、8、13和20扩增。我们分析了单碱基替代（SBS）突变特征,发现普遍存在两种与年龄相关的内源性突变特征（SBS1和SBS5）以及与吸烟（SBS4）和马兜铃酸（SBS22）相关的两种外源因素诱发的突变特征,提示老化和环境致突变物对正常细胞基因组突变的作用。除肝脏外,有两个人的食管、十二指肠和胃也检测到文献尚未报道的马兜铃酸相关突变。意外的是,我们利用dNdScv算法在这些正常人体组织中检测到32个潜在的癌驱动基因,包括在食管癌以及其它肿瘤中常见被报道的NOTCH1、P53、ARID1A和ERBB2等。这些癌驱动基因突变频率在个人之间以及同一个人不同器官之间差异显著,显示出器官偏好性。我们根据细胞的突变情况,将系统进化分析与突变聚类相结合,建立了亚毫米分辨率的空间克隆关系。发现克隆扩增存在两种器官特异性模式:在食管和贲门上皮中可见扩大到几毫米的宏观细胞克隆;而在结肠、直肠和十二指肠上皮中,细胞克隆通常是微小的,并呈独立进化的模式。综上所述,本研究应用激光捕获特异细胞和微量基因组测序的方法,首次描绘了同一个体不同器官实质细胞的突变和克隆扩增谱。我们发现正常细胞也存在肿瘤细胞中常见的癌驱动突变和克隆扩增,其程度具有器官特异性。这些结果说明,基因突变和突变克隆扩展并非是驱动细胞癌变的唯一原因。本研究采用的具有空间维度的细胞基因组分析,刷新对特定器官体细胞突变和克隆扩增模式的认知,为肿瘤和老化等疾病的深入研究奠定了基础。