Врачи из Бостонской детской больницы и ученые из Института рака им. Дана-Фарбера Гарвардской Медицинской школы разработали модель мыши, которая позволяет исследователям отслеживать каждую клетку в организме, начиная с эмбриональной стадии и до зрелого возраста. Используя метод "штрихкодирования" и технологию редактирования генов CRISPR, модель может идентифицировать различные типы клеток по мере их появления, а также определять наборы генов, входящие в них. Ученые считают, что эта модель позволит дать более глубокое понимание процессов развития, старения и болезней.
Многие биологи в течение долгих десятилетий мечтают о том, чтобы найти способы отслеживания каждой клетки человеческого организма. Они хотят знать, как происходит развитие эмбриона, каким образом формируется его ткань. Рассматриваемая модель могла бы помочь в получении ответов на все эти вопросы. Именно такое мнение выразил Фернандо Камарго, доктор философии, старший исследователь программы стволовых клеток. Камарго также является соавтором статьи, написанной вместе с Сахандом Хормозом, доктором философии, из Института рака им. Дана-Фарбера Гарвардской Медицинской школы.
Вместе с другими исследователями Камарго и Хормоз создали модель мыши с помощью метода, который они называют CRISPR Array Repair Lineage tracing, или CARLIN. Она позволяет выявлять целые линии клеток с помощью так называемого "генеалогического древа", в котором родительские клетки создают различные типы дочерних клеток. Также с помощью рассматриваемого механизма не составит труда определять гены, входящие в те или иные клетки, и их изменения с течением времени.
Ранее ученым удавалось проследить лишь небольшие группы клеток у мышей. Для этого они использовали специальные красители или маркеры. Также применялись метки и штрихкоды. Однако прежние методики требовали владения подробной информацией и опытом, а сам процесс являлся трудоемким, к тому же он мог оказать влияние на свойства клеток. Появление CRISPR позволило исследователям штрихкодировать клетки, не нарушая их работу, и одновременно отслеживать «родословную» тысяч клеток.
Используя индуцибельную форму CRISPR, исследователи могут создать до 44 000 идентифицирующих штрихкодов в любой момент времени жизни мыши. После этого они смогут их считывать с применением другой технологии в отношении одноклеточной РНК, что способствует сбору информации о генах, включенных в каждый штрихкод. Это позволяет получать информацию о свойствах и функционале клеток.
Чтобы протестировать этот механизм, эксперты применили новую систему и выявили неизвестные аспекты, влияющие на развитие крови в период эмбрионального развития мышей, а затем – у взрослых особей. Также они наблюдали за кровью мышей после химиотерапии. На сегодняшний день медики и ученые предполагают, что их система может быть применена и для того, чтобы наблюдать за изменениями в клетках деревьев во время их зарождения, роста и старения. Наряду с этим систему можно применять для фиксации реакции исследуемых объектов на внешние раздражители (патогены).
По мнению редакции портала новостей «Центропресс», самое главное, что с помощью описанного изобретения можно получить общее представление о типах клеток и их иерархии. Ученые все глубже и глубже проникают в тайны организма, что вселяет надежду на новые успехи в развитии медицины в ближайшее время.
