Исследователи отслеживают биологическое развитие по CRISPR-Cas9-индуцированным шрамам на ДНК

Исследователи из группы д-ра Яна Филиппа Юнкера в Центре молекулярной медицины им. Макса Дельбрюка (MDC) разработали метод LINNAEUS, позволяющий определять тип клетки и её происхождение (линию). Метод опубликован в Nature Biotechnology.

Суть метода: Технология основана на создании уникальных "шрамов" на ДНК, которые работают как штрих-код для отслеживания родословной клеток. В эмбрионы рыбки данио на стадии одной клетки вводится система CRISPR-Cas9. В течение 8 часов Cas9 многократно разрезает ген красного флуоресцентного белка (RFP). Клетки экстренно "латают" разрывы, допуская случайные ошибки — вставки или делеции разной длины. Эти уникальные шрамы наследуются дочерними клетками.

Решение проблем данных: Некоторые шрамы возникают чаще других, что может привести к ложному выводу о родстве клеток. Такие последовательности необходимо фильтровать. Также невозможно обнаружить все шрамы в клетке. Для этого разработан биоинформатический метод, восстанавливающий пробелы в данных и строящий достоверные родословные деревья.

Результат и применение: Итог — детальные родословные деревья клеток, где ветвление соответствует появлению нового шрама, а цветные сегменты показывают, в каких типах клеток он встречается. Это позволяет:

• Изучить гибкость развития организмов и механизмы восстановления после повреждений (например, регенерацию сердца у взрослого данио).
• Отличать близкие типы клеток, чьё развитие разошлось очень рано.
• В будущем — применять метод к человеческим органоидам, чтобы понять, какие мутации необратимо нарушают развитие клеточных линий.