Каждый из нас начался с одной клетки. Она поделилась на две, те — на четыре, и так далее, пока не получились миллиарды клеток кожи, мозга, крови. Проследить, какая клетка от какой произошла, — одна из главных задач биологии развития. Учёные Вашингтонского университета и Дартмутского колледжа сделали это для целого мышиного эмбриона: восстановили «семейное древо» 1,28 миллиона клеток. Работа опубликована в журнале Science.
Дневник внутри ДНК
Инструмент называется DNA Typewriter — «ДНК-печатная машинка». Его придумали в 2022 году. В геном вставляют специальный участок-«ленту», а затем с помощью метода prime editing — точного редактирования генов — клетки сами «впечатывают» в эту ленту короткие метки.
Главное — метки встают строго по порядку, одна за другой, как буквы на печатной машинке. Дочерние клетки наследуют всё, что было напечатано до них, и добавляют своё. Поэтому по набору меток можно понять, кто чей «родственник» и в какой последовательности происходили деления.
От одной клетки до органов
Запись шла от оплодотворения до 13,5 дня развития — это период, когда у мышиного эмбриона уже закладываются органы. Затем учёные прочитали и метки, и активность генов в 1,28 миллиона клеток. Активность генов показала, кем стала каждая клетка, а метки — откуда она взялась.
Почти каждую клетку удалось проследить до одной из двух клеток, которые образовались при самом первом делении оплодотворённой яйцеклетки. А всплеск меток сразу после этого первого деления позволил сравнивать две «половины» зародыша между собой как два независимых повтора одного опыта.
Зачем это
Знать родословную клеток важно не только из любопытства. Многие болезни, включая рак и пороки развития, связаны с тем, что какая-то клетка в начале пути «свернула не туда». Подобные записи помогают понять, когда и где это происходит. Одновременно в журнале Cell вышла похожая работа другой группы с методом PEtracer — у биологов развития появилось сразу два мощных инструмента.
