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

Welcome Images
Эмбрион подопытной рыбки данио-рерио
McGovern Institute for Brain Research at MIT
Визуализация процесса редактирования генома с CRISPR/Cas9

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).

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.