Учёные проследили судьбу более миллиона клеток по мере развития эмбриона мыши и создали подробную карту формирования тканей и органов. Исследование провела группа профессора Массачусетского технологического института Джонатана Вайсмана, сотрудника Института биомедицинских исследований Уайтхеда и исследователя Медицинского института Говарда Хьюза. Работа опубликована 8 октября в журнале Cell в сотрудничестве с группой Захари Смита из Йельского университета и Институтом молекулярной генетики Общества Макса Планка, сообщает сайт MIT.
Исследователи объединили сведения о происхождении клеток, активности их генов и расположении в эмбрионе. Это позволило восстановить не отдельные этапы развития, а последовательность событий — от деления клеток до формирования конкретных тканей и органов. По словам Вайсмана, карта показывает, как информация генома превращается из линейной последовательности ДНК в трёхмерный организм.
Для отслеживания клеточных родословных использовали технологию PEtracer, разработанную в лаборатории Вайсмана. Она вносит небольшие наследуемые изменения в ДНК, которые передаются дочерним клеткам при делении. Анализируя эти изменения, учёные могут определить, какие клетки произошли от общих предков, и восстановить их семейные деревья.
Образцы эмбрионов собирали на нескольких стадиях развития, причём для каждого периода изучали несколько эмбрионов. Такой подход помог установить, когда клетки начинают двигаться к определённой специализации, сколько ранних клеток формирует конкретную ткань и насколько одинаково этот процесс проходит у разных эмбрионов. Ранее столь подробное отслеживание было возможно главным образом у прозрачного червя Caenorhabditis elegans, тело которого содержит около 1000 клеток.
Полученная карта может помочь в изучении врождённых пороков, возникающих при нарушении развития тканей и органов, а также рака. Она позволит проследить, на каком этапе клетки приобретают способность распространяться или сопротивляться лечению. «Развитие и рак зависят от решений, которые клетки принимают относительно своего будущего», — сказал соавтор работы Люк Коблан, постдокторант лаборатории Вайсмана.
Результаты также могут использоваться в исследованиях стволовых клеток. Учёные рассчитывают понять последовательность состояний, которая приводит к появлению зрелых и функциональных клеток разных типов. «Если бы у нас был пошаговый рецепт создания каждого типа клеток в организме, это было бы невероятно важно для биологии стволовых клеток», — отметил соавтор исследования, аспирант Уильям Колган.