Ученые с помощью «ДНК-пишущей машинки» восстановили родословную клеток развивающегося э...
Ученые с помощью «ДНК-пишущей машинки» восстановили родословную клеток развивающегося эмбриона мыши Исследователи смогли реконструировать семейное древо клеток в развивающемся эмбрионе мыши – от момента первого деления оплодотворенной яйцеклетки до формирования тела с органами. Этот период занял 13,5 дня при общей продолжительности беременности у мышей 19–21 день. Результаты работы опубликованы в журнале Science. Как отметил один из руководителей исследования, профессор геномных наук Вашингтонского университета и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза Джей Шендуре, изучение раннего происхождения клеток помогает понять, как оно влияет на их дальнейшую судьбу, и в перспективе может расширить знания о врожденных пороках развития, нарушениях развития нервной системы, генетических заболеваниях и раке. Для отслеживания клеточных линий команда использовала технологию DNA Typewriter. В геном оплодотворенной яйцеклетки мыши встраивалась специально переработанная «лента», которая использует собственную ДНК клетки как носитель записи. По мере деления клеток и приобретения ими разных свойств «ДНК-пишущая машинка» остается внутри генетического материала каждой клетки и действует как судовой журнал. Как объяснил один из первых авторов работы Хэдон Ким, при каждом делении клетки на следующей пустой строке печатается один новый символ – всегда по порядку, без перезаписи уже имеющегося. Поскольку символы заполняются последовательно, сама последовательность кодирует историю делений клетки. Эти отметки затем можно считать у потомков клетки, а общие метки указывают, какие группы клеток имели общего предка. Исследователи запустили запись в 100 оплодотворенных яйцеклетках мыши и получили для анализа 10 эмбрионов. В эмбрионе № 3 система записи явно включилась и собрала наиболее богатую историю, поэтому именно его подвергли полному анализу. Среди новых наблюдений – случайно зафиксированная четкая и постоянная метка, различающая две самые первые клетки. Это позволило проследить почти каждую изученную клетку эмбриона до одной из двух родоначальных. Одна из этих клеток дала больше потомков, чем другая, однако обе произвели разнообразные типы клеток почти в равных пропорциях. Кроме того, анализ записей позволил определить, когда в ходе развития каждый тип клеток впервые встал на собственный путь. Выяснилось, что клетки крови и сетчатки определились сравнительно рано, а наружный слой кожи – заметно позже. Таким образом, судьба клеток не фиксировалась одномоментно: разные типы клеток приобретали идентичность по собственному графику. По словам исследователей, крупномасштабная запись развития дает ученым карту того, как одна клетка превращается в целый организм. Это помогает объяснить, как правильно формируются органы, как этот процесс может нарушаться при врожденных дефектах и как аномальный рост клеток приводит к раку.