В ДНК установили «бортовой самописец» (и расшифровали)

Ученые из Вашингтонского университета в Сиэтле разработали технологию, позволяющую проследить, как из одной оплодотворенной яйцеклетки развиваются клетки разных тканей и органов.

Дифференцированные клетки многоклеточных организмов развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки, проходя долгую последовательность смены клеточных поколений. Проследить этот процесс и узнать, в какой момент началась дифференциация, очень сложно — по крайней мере, до недавнего времени.

Ученые использовали технику направленного редактирования генома CRISPR/Cas9, чтобы вносить изменения в ДНК. Затем по тому, как распространялись эти изменения в результате многих циклов деления, ученые определяли генетическую родословную клеток. Отследить передачу мутаций от клетки к клетке профессору Шендуру и егокоманде удалось с помощью «ДНК-самописца» — по коротким участкам ДНК, иначе называемым «штрихкодами», можно было прочитать историю конкретной клетки. Техника чтения родословной получила название GESTALT (genome editing of synthetic target arrays for lineage tracing). [RICH_HTML type=incut][/RICH_HTML] GESTALT позволил проследить родословную не одной, а сотен тысяч клеток подопытных рыбок. Ученые ожидали, обнаружить большое разнообразие клеток-прародителей (их называют прогениторными), но оказалось, что таких относительно мало. «Мы заглядывали в разные органы — глаза, сердце, кишечник, — и очень удивились, когда обнаружили, что большая часть клеток каждого органа происходила всего от нескольких прогениторных клеток», — прокомментировал профессор Шендур в интервью BBC.

Исследователи определили, что всего прогениторных клеток у рыбок бывает около тысячи, но, к примеру, для того, чтобы сформировались все клетки крови, потребовалось всего пять из них. Известно, что на ранних стадиях развития эмбриона появляется много прогениторных клеток — возможно, с развитием тканей часть из них отмирает.

Изучение родословных раковых клеток может, в частности, пролить свет на то, как появляются новые опухоли, и как взаимодействуют между собой клетки одной опухоли, что, в свою очередь может помочь лучше понять природу рака.