Учёные создали «Ancestry.com» для клеток
Исследователи из Йельского университета и клиники Майо разработали способ воссоздания ранних стадий клеточного развития, ведущего к огромному разнообразию типов клеток в организме.
Используя клетки кожи двух живых людей, учёные из лаборатории Флоры Вакарино смогли отследить их клеточную линию, идентифицируя крошечные вариации или мутации в геномах этих клеток.
Эти соматические (не наследуемые) мутации возникают при каждом делении клетки в процессе развития человека. Процент клеток, несущих следы конкретной мутации, уменьшается по мере продолжения делений, оставляя для учёных след, ведущий к самым ранним клеткам. Если доля клеток со следом мутации высока, учёные знают, что мутация возникла раньше в линии клеток, ближе к их общему предку на ранней стадии эмбрионального развития.
«Это как Ancestry.com для наших тел», — сказала Вакарино, ведущий автор исследования, опубликованного 18 марта в журнале Science.
Например, исследователи знали, что некоторые мутации в клетках кожи возникли рано в эмбриональном развитии, потому что их также можно было обнаружить в образцах крови, слюны и мочи взрослого человека. В организме человека каждая из этих специализированных тканей происходит из разных зародышевых листков — первых дифференцированных типов клеток в эмбрионе, дающих начало нервной системе, кишечнику, крови и соединительным тканям.
Результаты показывают, что мутации, возникшие в эмбрионе, наследуются и сохраняются каждой дочерней клеткой на протяжении всего развития организма до взрослого состояния, что позволяет реконструировать ранние линейные деревья для этих индивидуумов.
«Клеточная история имеет последствия», — отметила Вакарино.
Результаты также могут помочь учёным проследить истоки нарушений развития до их клеточного начала. Например, нейропсихиатрические расстройства, такие как шизофрения и аутизм, могут возникать из-за ранних клеточных сбоев, которые «перехватывают» ранние регуляторы развития. Это может изменить рост и экспансию определённых клеточных линий или время их отделения для формирования новых линий в ходе развития.
Интересно, что исследователи также обнаружили, что клеточные линии, расходящиеся при первом делении, как правило, асимметричны. Например, одна из первых двух дочерних клеток, созданных в эмбрионе, в конечном итоге составляет до 90% типов клеток во взрослом организме. Другая дочерняя клетка может быть в основном предназначена для создания плаценты, которая будет питать растущий эмбрион.
Вакарино подчеркнула, что технология для отслеживания индивидуальных различий в клеточном происхождении на каждом этапе развития всё ещё ограничена.
«Мы нашли минимально инвазивный способ заглянуть в окно личной клеточной истории человека», — сказала она.