Tehnologia „DNA Typewriter” reconstituie arborele genealogic al celulelor în embrionul de șoarece
Cercetătorii au reușit să reconstruiască arborele genealogic al celulelor dintr-un embrion de șoarece în dezvoltare, înregistrând relațiile dintre celule de la prima diviziune a ovulului fertilizat și până la formarea corpului și a organelor, o perioadă de 13,5 zile. Gestația completă a șoarecelui durează între 19 și 21 de zile. Rezultatele studiului urmează să fie publicate în revista Science.
Cercetarea a fost coordonată de dr. Jay Shendure, profesor de științe genomice la University of Washington School of Medicine din Seattle și investigator la Howard Hughes Medical Institute, împreună cu dr. Chengxiang Qiu, biolog molecular și de sisteme la Dartmouth College din New Hampshire, în calitate de autori seniori.
Echipa a folosit tehnologia DNA Typewriter, inventată de Shendure și Junhong Choi, de la Sloan Kettering Cancer Center. Cercetătorii au inserat o bandă nou reproiectată în genomul ovulului fertilizat pentru a utiliza ADN-ul ca mediu de înregistrare, facilitând citirea ulterioară a informației din celulele individuale. Pe măsură ce celulele se divid și dobândesc caracteristici diferite, dispozitivul rămâne în materialul genetic al fiecărei celule.
„Gândiți-vă la el ca la o mașină de scris reală, doar că tastează pe ADN-ul celulei în loc de hârtie”, a explicat Haedong Kim, co-prim autor și cercetător postdoctoral în științe genomice. „De fiecare dată când o celulă se divide, lovește un caracter nou pe următoarea linie goală, mereu în ordine, fără să suprascrie ce era deja acolo.”
Marcajele comune indică grupurile de celule care au avut un strămoș comun. „Scrierea înregistrării este doar jumătate din problemă. Trebuie să o și citești din fiecare celulă, așa că am reproiectat banda pentru a facilita acest lucru”, a adăugat Kim.
Echipa a încercat înregistrarea în 100 de ovule fertilizate și a analizat în final 10 embrioni. În embrionul numărul 3, sistemul de înregistrare a colectat cea mai bogată istorie. Analiza a relevat că unul dintre primele două celule a produs mai mulți descendenți decât celălalt, dar ambele au generat tipuri celulare diverse în proporții aproape egale.
De asemenea, cercetătorii au putut stabili când fiecare tip de celulă a urmat o cale separată. Celulele sanguine și retina s-au angajat relativ devreme, în timp ce stratul exterior al pielii a făcut acest lucru vizibil mai târziu. „Soarta celulară nu a fost blocată deodată. Diferite tipuri de celule s-au stabilit în identitatea lor după calendare separate”, au explicat autorii.
Kim a concluzionat: „Acest tip de înregistrare la scară largă oferă o hartă a modului în care o singură celulă devine un întreg corp, ceea ce ajută la explicarea formării corecte a organelor, a defectelor congenitale și a modului în care creșterea anormală a celulelor duce la cancer.”
