«МЕМУАРЫ позволяют клеткам делать запись своих историй в их геномах и позволяют нам читать ту информацию вслух, используя передовые методы микроскопии», говорит Лун Цай, доцент химии в Калифорнийском технологическом институте и научном руководителе нового исследования, изданного 21 ноября в журнале Nature. Авторы Colead статьи – постдокторские ученые Кирстен Фрида и Сехенд Hormoz и исследователь Джеймс Линтон.«Обычно, мы можем только видеть государство клетки в данный момент, мы смотрим на него», говорит co-научный-руководитель Михаэль Эловиц, преподаватель биологии и биоинженерии в Калифорнийском технологическом институте и следователе с Говардом Хьюзом Медицинский Институт. «Но то, что мы действительно хотим знать, какова история той клетки?
Кто его сестры и кузены? С кем это говорило и когда?»
Новое исследование служит доказательством принципа, демонстрируя, что МЕМУАРЫ могут прочитать истории клеток от мышей. В конечном счете исследователи говорят, что метод поможет в понимании ткани и развития животных, а также в исследованиях неправильного развития больных тканей как опухоли.Восстановление клеточных родословных
Таким же образом то, что биологи используют ДНК, чтобы проследить происхождения людей и другого вида животных, молекулярные биологи могут использовать ДНК, чтобы проследить происхождения клеток. Поскольку животные развиваются, их камеры делятся и умножаются, приводя к новым поколениям.
Молекулярные биологи разрабатывали различные методы, чтобы восстановить происхождения клеточных семей и ответить на вопросы о том, когда и как они развиваются.Два новых мощных инструмента помогли в этой цели. В одном, редактировании генома, генетический код развивающегося организма может быть изменен на любом обозначенном целевом месте с помощью нарезающей ДНК системы под названием CRISPR.
Любое изменение, написанное в геноме одной клетки, передано последующим поколениям. Изменение, происходящее ранее в развитии животного, появится во многих его камерах, в то время как более свежие изменения появятся в меньшем количестве клеток. Анализируя образцы DNA редактирует, исследователи могут опознать общих предков клеток и выяснить, как они связаны; например, они могут определить, какие клетки – сестры или кузены. Аналогичные подходы используются в разнообразных областях науки – включая средневековую историю.
«Историки могут определить происхождение и происхождение средневековых рукописей из-за ошибок, размноженных средневековыми копировщиками в аббатствах», говорит Цай. «Таким образом размноженные ошибки довольно информативны об истории текстов и, в нашем случае, клетки».Другой инструмент, названный последовательной единственной Флюоресцентной гибридизацией in situ молекулы – seqFISH – был разработан Цаем, чтобы учиться, какие гены активны в отдельной клетке.
В недавней газете Нейрона команда Цая продемонстрировала, как техника могла использоваться, чтобы определить уровни экспрессии больше чем 200 генов в единственной клетке. Метод также позволяет исследователям проанализировать активность гена клетки в ее месте происхождения в теле.
Предыдущие методы потребовали, чтобы клетки были отделены от их естественного урегулирования.В новом исследовании ученые объединили эти два инструмента: seqFISH метод использовался, чтобы отследить изменения, введенные в геном через редактирование CRISPR.
«Ключевое понимание должно было развивать специальный вид геномного элемента хранения памяти, аналогичный компьютеру укусил, которым мог щелкнуть CRISPR между двумя различными государствами», говорит Эловиц. «Это можно отличить только, смотря на клетки с seqFISH и определяя, разделяют ли они тот же самый CRISPR, редактирует».Запись клеточного «разговора»Эта система может использоваться, чтобы узнать о не только информация о последовательности клеточных поколений, но также и о событиях, которые произошли с клетками в прошлом – когда они получили сообщения друг от друга или когда они изменились от одного типа клетки в другого. Например, поскольку опухоль развивается, некоторые клетки могут получить различные молекулярные сигналы, чем другие клетки, вызвав отличные судьбы.
Одна клетка могла бы стать метастатической и мигрировать, в то время как другая клетка остается постоянной. Способность отследить, как сигналы в прошлом затронули судьбу клетки в подарке, могла обеспечить новое представление о развитии опухоли через время и пространство.«Технология обещает нам доступ к информации в клетке, что мы не были посвящены в прежде», заявляет Линтон. «Потенциально, МЕМУАРЫ могут сделать запись деятельности многократных сигнальных путей в единственных клетках, предоставив информацию о том, как пути сотрудничают, чтобы влиять на клетку, чтобы принять решения, такой как тогда, когда нервная стволовая клетка дифференцируется, чтобы стать нейроном».В текущем исследовании исследователи проследили историю эмбриональных стволовых клеток мыши более чем три поколения.
В будущем они надеются следовать еще за большим количеством поколений – и в конечном счете изучить жизнеописания развития животных, как сказали через их клеточные мемуары.