Крупнейшая база данных отслеживает развитие органов млекопитающих на уровне отдельных клеток

Исследователи из Allen Discovery Center при UW Medicine провели крупнейшее на сегодняшний день исследование раннего формирования органов у мышей на уровне отдельных клеток. Работа опубликована в журнале Nature.

Суть исследования

  • Ученые проанализировали активность генов в 2 миллионах отдельных клеток эмбрионов мыши в течение ключевого 4-дневного периода органогенеза (у человека этот процесс завершается к концу первого триместра).
  • Было отслежено, как клетки-предшественники превращаются в клетки желудка, мышц, мозга, кожи и других органов.

Методология

  • Использован новый метод, разработанный аспирантом UW и соавтором работы Джуньюэ Цао. Он позволяет маркировать генетическую активность каждой клетки уникальным набором из трех молекулярных штрихкодов.
  • Это позволило смешивать множество клеток в одной пробирке для анализа, но при этом точно отслеживать данные до каждой конкретной клетки. Эксперимент с 2 миллионами клеток занял менее двух недель.
  • Проанализированы 61 эмбрион мыши разного возраста. На самых ранних стадиях удалось охватить около 80% клеток, на более поздних — от 3 до 20%.

Значение и результаты

  • По словам старшего автора Джея Шендура, понимание этой генетической программы развития необходимо для изучения не только биологии человека, но и основ многих заболеваний, включая те, что проявляются во взрослом возрасте.
  • В отличие от классических методов (изучение мутаций отдельных генов), этот подход дает высокодетальную картину всего процесса.
  • Углубленный анализ формирования конечностей и скелетных мышц выявил сотни генов, которые включаются и выключаются в строго определенные короткие промежутки времени в ключевых клетках. Для многих из этих генов ранее не была известна связь с развитием конечностей.

Перспективы

  • Исследование не отслеживало судьбу одной и той же клетки во времени (линейное прослеживание), но является шагом к этой долгосрочной цели.
  • Как отметил соавтор Коул Трапнелл, для полного анализа этих данных и понимания генетической программы развития потребуются годы работы всего научного сообщества. Пока ученые лишь «прикоснулись к поверхности» того, что могут дать эти результаты.
2019-02-20