Ученые разработали новую систему отслеживания развития клеток с помощью CRISPR

Гарвардские ученые создали систему, использующую инструмент редактирования генома CRISPR для маркировки клеток рыбки данио (zebrafish) генетическим штрих-кодом. Это позволяет впоследствии восстановить их клеточную линию (lineage). Исследование опубликовано в журнале Science.

Как работает система

• CRISPR случайным образом разрезает 10 коротких последовательностей в геноме.
• При восстановлении этих разрезов в ДНК возникают уникальные делеции или вставки.
• Последовав эти мутации, можно понять, как клетки связаны друг с другом: чем ближе родство, тем более похожи их измененные штрих-коды.

Преимущества перед старыми методами

Ранее для отслеживания использовали мечение клеток флуоресцентными белками разных цветов, но таких "цветов" было не более 100. Новая система позволяет создать тысячи уникальных штрих-кодов — в работе продемонстрировано 4000.

Первые открытия

Техника уже дала новые данные. Например, выяснилось, что более 98% крови у одной рыбки произошло всего от пяти клеток-предшественников (progenitor cells), а у другой — всего от двух. Это ставит вопросы о динамике тканей: как относительно малое число клеток-предшественников дает начало огромному числу клеток крови или мозга.

Параллельные исследования

Лаборатория Джорджа Чёрча в Гарвардской медицинской школе (HMS) разработала похожую систему, где последовательность guide RNA, указывающая CRISPR место разреза, сама является мишенью. При восстановлении разреза создается новая guide RNA, что генерирует разнообразие для отслеживания линии. Эта работа размещена на препринт-сервере BioRxiv.

Следующий шаг

Ученые хотят понять не только "кто от кого произошел", но и как и когда клетки меняют свою идентичность в процессе развития, получая "снимок" их линии и состояния в любой момент.