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Enregistrement W4415135301 · doi:10.1101/2025.10.11.681805

Large-scale single-cell phylogenetic mapping of clonal evolution in the human aging esophagus

2025· preprint· en· W4415135301 sur OpenAlexaff
Tamara Prieto, Dennis J. Yuan, John Zinno, Clayton Hughes, Nicholas Midler, Sheng Kao, Jani Huuhtanen, Ramya Raviram, Foteini Fotopoulou, Neil Ruthen, Srinivas Rajagopalan, Joshua S. Schiffman, Sang-Ho Yoon, Jesús Alfonso López Sotélo, Nathaniel D. Omans, Alejandro Garcés, Barun Pradhan, Alexandre Pellan Cheng, Nicolas Robine, Catherine Potenski, Nobuyuki Kakiuchi, Akira Yokoyama, Seishi Ogawa, Julian A. Abrams, Ivan Raimondi, Dan A. Landau

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2025
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueEsophageal Cancer Research and Treatment
Établissements canadiensÉcole de Technologie SupérieureCentre Hospitalier de l’Université de Montréal
Organismes subventionnairesNational Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases
Mots-clésPhylogenetic treeSomatic cellGenomeSomatic evolution in cancerPhylogeneticsTranscriptomeNegative selectionWhole genome sequencing

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract The human somatic genome evolves throughout our lifespan, producing mosaic individuals comprising clones harboring different mutations across tissues. While clonal expansions in the hematopoietic system have been extensively characterized and reported to be nearly ubiquitous, clonal mosaicism (CM) has more recently also been described across multiple solid tissues. However, outstanding questions remain about the parameters and processes of human somatic evolution in non-cancerous solid human tissues, including when clones arise, how they evolve over time, and what mechanisms lead to their expansion. Questions of timing and clonal dynamics can be addressed through phylogenetic reconstruction, which serves as a ‘temporal microscope’, while uncovering the mechanisms of expansion necessitates simultaneous phenotypic profiling. To address this gap, here we develop Single-cell Miniaturized Automated Reverse Transcription and Primary Template-directed Amplification (SMART-PTA) for joint single-cell whole-genome and whole-transcriptome sequencing for large scale and cost efficient interrogation of solid tissue CM. We established a workflow that generates hundreds of matched single-cell whole genome and transcriptome libraries within a week. We profiled phenotypically normal esophagus tissue from four aged donors and used somatic variants to build high-resolution single-cell lineages from >2,700 cells with accompanying transcriptomic information, reconstructing >70 years of somatic evolution. T cell expansions identified from T cell receptor (TCR) sequences validated the clonal structure of the single-nucleotide variant (SNV)-based phylogenies and phylogenetic cross-correlation analysis showed that epithelial cells had higher degrees of shared ancestry by spatial location compared to immune cells. Mapping mutation signatures to the phylogenetic tree revealed the emergence of tobacco/alcohol exposure-related signatures later in life, consistent with the donors’ exposure histories. We identified variants in driver genes that were previously reported in the phenotypically normal esophagus, detecting clonal expansions harboring mutations in genes including TP53 and FAT1 . We mapped the evolution of clones with both monoallelic as well as biallelic TP53 loss, including a clone associated with high expression of cell cycling genes and higher chromosome instability. Leveraging the matched transcriptome data, we uncovered cell type biases in mutant clones, with a higher proportion of TP53 or FAT1 -mutant cells in an earlier basal epithelial cell state compared to wild-type cells. We further observed copy-neutral loss of heterozygosity (CNLOH) events on chromosome 9q that spanned the NOTCH1 locus in up to ∼35% of epithelial cells. Mapping CNLOH events to the phylogenetic tree revealed a striking pattern in which CNLOH was separately acquired many times, reflecting convergent evolution. Cells with CNLOH events were biased towards the earlier basal epithelial state, suggestive of a selective advantage that leads to prevalent recurrence of chr9q CNLOH. Together, we demonstrate that SMART-PTA is an efficient, scalable approach for single-cell whole-genome and whole-transcriptome profiling to build phenotypically annotated single-cell phylogenies with enough throughput and power for application to normal tissue somatic evolution. Moreover, we reconstruct the evolutionary history of the esophageal epithelium at high scale and resolution, providing a window into the dynamics and processes that shape clonal expansions in phenotypically normal tissues throughout a lifespan.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,002

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,022
Tête enseignante GPT0,267
Écart entre enseignants0,245 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations2
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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