Ученые разработали метод обратной инженерии развивающегося легкого на уровне одной клетки
Исследователи из Стэнфорда использовали обратную тканевую инженерию, чтобы расшифровать сложный генетический код, позволяющий эмбриональным клеткам превращаться в специализированные.
Команда взяла клетки легких из эмбрионов мышей на разных стадиях развития: 14.5, 16.5 и 18.5 дней (рождение в среднем на 20-й день), а также у взрослых особей. Используя метод одноклеточного геномного анализа, они зафиксировали, какие гены были активны в каждой отдельной клетке в каждый момент времени.
Методология:
- Выделение клеток: Исследователи изолировали 198 клеток легких, фокусируясь на клетках альвеол — структур, где происходит газообмен.
- Захват единичных клеток: С помощью микрофлюидных чипов каждую клетку помещали в отдельную камеру для анализа.
- Анализ активности генов: Активность генов определяли путем секвенирования матричной РНК (mRNA), которая производится активными генами и служит инструкцией для создания белков.
Ключевое открытие: Ученые впервые с высокой точностью показали, как единый клеток-предшественник дает начало двум разным зрелым альвеолярным клеткам:
- Альвеолярные клетки I типа — самые плоские клетки тела, через которые происходит диффузия газов.
- Альвеолярные клетки II типа — кубические клетки, которые секретируют белки, препятствующие спадению альвеол.
Исследователям также удалось "поймать" клетки в процессе перехода от предшественника к зрелой форме, что дало важное понимание механизма дифференцировки.
Значение и перспективы:
- Метод применим для обратной инженерии любых типов тканей, а не только легких.
- В клинической практике технология может быть использована для изучения отдельных клеток в опухоли, что улучшит понимание стадий рака и приведет к более целенаправленной терапии.
"Эта технология представляет собой скачок вперед в нашей способности охватить все разнообразие типов клеток в данной популяции, включая редкие, которые могут иметь специальные функции", — отметил соавтор работы Ташар Десаи.