každý organismus má svůj rodokmen. A jako každý rodokmen, rodokmen organismu je zajímavější, pokud je úplný a bohatě podrobný. To znamená, že každý člen rodokmenu by měl být zobrazen na svém správném místě spolu s některými biografickými informacemi. V případě organismu—například myši—jsou členy rodokmenu jednotlivé buňky a biografická informace se skládá z profilů genové exprese.

Pokud by bylo možné sestavit komplexní rodokmeny celého organismu, vědci by se hodně dozvěděli o vývoji, stárnutí a nemoci. Bohužel, rodina stromů, které stopy tkáně nebo organismu rozvoje byly omezeny na malé skupiny buněk nebo poskytnuté nejasně podezření, vzhledem k narušení způsobit rušivé mobilní techniky posuzování.

dobrou zprávou je, že byla vyvinuta nová technologie, která může sloužit jako druh ancestry.com pro buňky organismu. To znamená, že slibuje, že spojí informace o původu buněk s podrobnými molekulárními údaji, jako jsou transkripční podpisy.

technologie, která se nazývá CRISPR array Repair Lineage tracing (CARLIN), byla vyvinuta vědci z výzkumného programu kmenových buněk v Bostonské dětské nemocnici a Dana-Farber Cancer Institute / Harvard Medical School. Může být použit ke sledování každé buňky v těle, od embryonálního stádia až do dospělosti.

pomocí techniky“ čárových kódů “ a technologie úpravy genů CRISPR dokáže CARLIN identifikovat různé typy buněk, jak se objevují a jaké geny se každý zapíná. Podrobnosti o CARLIN se objevily v časopise Cell, v článku s názvem „Engineered CRISPR-Cas9 Myši Line pro Současný Odečet Linie Historie a Profily Genové Exprese v jednotlivých Buňkách.“

„Tento model využívá technologie CRISPR generovat až 44,000 přepsal čárové kódy v indukovatelných módní v každém bodě během vývoje nebo v dospělosti, je kompatibilní s sekvenční čárových kódů, a je plně geneticky definované,“ článek je autoři napsali. „Použili jsme CARLIN identifikovat vlastní předsudky v činnosti fetální játra hematopoetických kmenových buněk (HSC) klony a odhalit dříve nedoceněný klonální překážkou v reakci HSCs zranění.“

„Ten sen, který mnozí vývojoví biologové měli po celá desetiletí, je způsob, jak obnovit každou buňku linie, buňka po buňce, jak se vyvíjí embryo, nebo jako tkáně je postavena,“ řekl Fernando Camargo, PhD, vedoucí vyšetřovatel ve Výzkumu Kmenových Buněk, program a co-hlavní autor na papír s Sahand Hormoz, PhD, výzkumník, Dana-Farber Cancer Institute a asistent profesora biologie systémů, Harvard Medical School. „Tento model myši bychom mohli použít k sledování celého jeho vývoje.“

Camargo, Hormoz, a co-první autoři pro jejich labs—Sarah Bowling, PhD, a Duluxan Sritharan—vytvořen myší model pomocí metody říkají CRISPR Pole Opravu Linie obrysu, nebo CARLIN. Model může odhalit buněčné linie— „rodokmen“, ve kterém mateřské buňky vytvářejí různé typy dceřiných buněk—a také to, jaké geny se v každé buňce časem zapínají nebo vypínají.

dříve byli vědci schopni sledovat pouze malé skupiny buněk u myší pomocí barviv nebo fluorescenčních markerů. Byly také použity značky nebo čárové kódy, ale předchozí přístupy vyžadovaly předchozí znalosti markerů k izolaci různých typů buněk nebo vyžadovaly časově náročnou extrakci a manipulaci s buňkami, což by mohlo ovlivnit jejich vlastnosti. Příchod CRISPR umožnil vědcům čárovým kódem buňky bez rušivých buněk a sledovat linii tisíců buněk současně.

Pomocí indukovatelné formě CRISPR, vědci mohou vytvořit až 44,000 různých identifikace čárové kódy v každém časovém bodě v myši životnost. Vědci pak mohou přečíst čárové kódy pomocí další technologie tzv. single-cell RNA sekvenování, umožňující shromažďování informací o tisíce genů, které jsou zapnuté v každé čárovým kódem na mobil. To zase poskytuje informace o identitě a funkci buněk.

Jako modelový případ, vědci použili nový systém odhalit neznámé aspekty krve vývoj během embryonálního vývoje, a sledovat dynamiku krevního doplnění po chemoterapii u dospělých myší.

ale vědci věří, že jejich systém by mohl být také použit k pochopení změn v buněčných liniích stromů během onemocnění a stárnutí. Systém by navíc mohl být použit k zaznamenávání reakce na environmentální podněty, jako je expozice patogenům a příjem živin.

„schopnost vytvářet jednobuněčné linie map savčích tkání je bezprecedentní,“ řekl Camargo,který je také členem Harvardského institutu kmenových buněk. „Kromě mnoha aplikací pro studium vývojové biologie poskytne náš model důležitý pohled na typy buněk a hierarchie, které jsou ovlivněny, protože organismy reagují na zranění a nemoci.“