Jeffrey A. Farrell, Yiqun Wang, Samantha J. Riesenfeld, et al. Single-cell reconstruction of developmental trajectories during zebrafish embryogenesis. Science, 2018; eaar3131 DOI:10.1126/science.aar3131 | |
|---|---|
|
Исследователи изучали, как одиночная эмбриональная клетка превращается в сердце. Впервые они оказались способны реконструировать траектории развития индивидуальных эмбриональных клеток. Эти результаты также подтвердили, что клетки могут изменять свой путь во время процесса созревания. Было исследовано около 40000 клеток.
Источник5ом каждой клетки нашего тела является единственная клетка, оплодотворенная яйцеклетка. По ходу развития они становятся специализированными клетками, крови, сердца или нервными клетками, их производные следуют затем генетической программе. Эта программа предопределяет качественные особенности клетки, её свойства и функцию.
Исследователи из Biozentrum, University of Basel, разработали новый метод, позволяющий ученым прослеживать всю историю дифференцировки индивидуальной клетки. Комбинируя траектории дифференцировки, они оказались способны сконструировать всё онтогенетическое древо эмбриогенеза. Более того, ученые установили, что во время дифференцировки клетки могут сходить со своего пути и тем самым менять свои качественные особенности. A widely branched tree for cell development I==Исследователи выдели около 40000 клеток и 25 разных клеточных типа, которые формируются у рыбок данио в течение 9 час. Чтобы исследовать созревание этих клеток, они анализировали РНК. "РНК сообщала нам, какие гены активны и предопределяют функцию и характеристики клетки," сказал Schier.
Чтобы соединять и сравнивать данные, команда Schier's разработала новцую программу (URD). Если предыдущие исследованияя в этой области базировались на проверке горстки генов, то новое высокопроизводительное секвенирование РНК одиночной клетки позволял анализировать все активные гены во время развития. Эта новая технология позволила реконструировать впервые широко разветвленное древо, отслеживая развитие каждой индивидуальной клетки, начиная с оплодотворённой яйцеклетки. Кроме того, они картировали клетки относительно их пространственного происхождения у ранних эмбрионов. Finding cell identity is more flexible than expected Полученные результаты показали, что генетическая программа, которой следуют клетки по пути созревания, не закреплена накрепко. "Очевидно, что путь развития клетки более гибкий, чем ожидалось," говорит Alex Schier. До сих пор полагали, что развивающиеся клетки следуют по предопределенному пути к месту предназначения. Исследование показало, что сигналы от окружающей среды могут сильно влиять на клетки, так что они могут покидать предназначенную траекторию и менять свой путь, приобретая новые качественные особенности. Entire development as a cell lineage tree Затем исследователи решили расширить древо клонов клеток, изучив больше клеточных типов, отслеживая развитие каждой из них в течение длительного времени. "Целью стало соединение траекторий развития и древа клонов в одно целое. Если мы сможем понять логику в основе клеточной дифференцировки, мы сможем однажды получить ответ на этот вопрос. Какое количество путей задействуется, чтобы построить сердце или головной мозг?"
|