jokaisella organismilla on oma sukupuunsa. Ja kuten mikä tahansa sukupuu, organismin sukupuu on kiinnostavampi, jos se on sekä täydellinen että runsaasti yksityiskohtainen. Toisin sanoen jokainen sukupuun jäsen tulisi näyttää oikealla paikallaan yhdessä joidenkin elämäkerrallisten tietojen kanssa. Eliön – esimerkiksi hiiren-tapauksessa sukupuun jäsenet ovat yksittäisiä soluja, ja elämäkerrallinen tieto koostuu geeniekspressioprofiileista.

Jos kattavia kokoorganismin sukupuita pystyttäisiin kokoamaan, tutkijat oppisivat paljon kehityksestä, ikääntymisestä ja sairauksista. Valitettavasti sukupuut, jotka jäljittävät kudoksen tai organismin kehitystä, on rajattu pieniin soluryhmiin tai tehty epämääräisesti epäilyttäviksi, johtuen tungettelevien solujen arviointitekniikoiden aiheuttamista vääristymistä.

hyvä uutinen on, että on kehitetty uusi teknologia, joka voi toimia eräänlaisena ancestry.com eliön soluille. Toisin sanoen se lupaa yhdistää solujen esivanhemmat tiedot yksityiskohtaisiin molekyylilukuihin, kuten transkriptioiden allekirjoituksiin.

tekniikka, jota kutsutaan nimellä CRISPR Array Repair Lineage tracing (CARLIN), on Bostonin Lastensairaalan Kantasolututkimusohjelman ja Dana-Farber Cancer Institute / Harvard Medical Schoolin tutkijoiden kehittämä. Sen avulla voidaan seurata jokaista kehon solua alkiovaiheesta aikuisuuteen asti.

”viivakoodaustekniikalla” ja CRISPR-geenien muokkaustekniikalla CARLIN pystyy tunnistamaan eri solutyypit niiden syntyessä ja mitkä geenit kukin käynnistyvät. Tiedot CARLIN esiin journal Cell, artikkelissa otsikolla, ” suunniteltu CRISPR-Cas9 Hiiri linja samanaikaiseen lukemiseen Lineage Histories ja Geeniekspressioprofiilit yksittäisissä soluissa.”

”tämä malli hyödyntää CRISPR-teknologiaa tuottaakseen jopa 44 000 transkriboitua viivakoodia indusoitavalla tavalla missä tahansa vaiheessa kehityksen tai aikuisuuden aikana, on yhteensopiva peräkkäisen viivakoodauksen kanssa ja on täysin geneettisesti määritelty”, artikkelin tekijät kirjoittivat. ”Olemme käyttäneet CARLINIA tunnistamaan sikiön maksan hematopoieettisten kantasolujen (HSC) kloonien toiminnan luontaiset harhat ja paljastamaan aiemmin aliarvostetun kloonisen pullonkaulan hscs: n vastauksessa vammoihin.”

”unelma, joka monilla kehitysbiologeilla on ollut vuosikymmenten ajan, on tapa rekonstruoida jokainen solulinja, solu Solulta, alkion kehittyessä tai kudoksen rakentuessa”, sanoi Fernando Camargo, PhD, kantasolututkimusohjelman vanhempi tutkija ja toinen vanhempi kirjoittaja lehdessä Sahand Hormoz, PhD, tutkija, Dana-Farber Cancer Institute ja apulaisprofessori systeemibiologian Harvard Medical Schoolista. ”Voisimme käyttää tätä hiirimallia seurataksemme sen koko kehitystä.”

Camargo, Hormoz ja heidän laboratorioidensa ensimmäiset kirjoittajat-Sarah Bowling, PhD ja Duluxan Sritharan—loivat hiirimallin käyttäen menetelmää, jota he kutsuvat CRISPR Array Repair Lineage tracingiksi eli CARLINIKSI. Malli voi paljastaa solulinjat—” sukupuun”, jossa emosolut luovat erilaisia tytärsoluja-sekä sen, mitkä geenit jokaisessa solussa kytkeytyvät päälle tai pois päältä ajan myötä.

aiemmin tutkijat ovat pystyneet jäljittämään hiirillä vain pieniä soluryhmiä väriaineiden tai fluoresoivien merkkiaineiden avulla. Myös tunnisteita tai viivakoodeja on käytetty, mutta aikaisemmat lähestymistavat vaativat ennakkotietoa markkereista eri solutyyppien eristämiseksi tai vaativat aikaa vievää solujen uuttamista ja manipulointia, mikä voi vaikuttaa niiden ominaisuuksiin. CRISPR: n tulo on antanut tutkijoille mahdollisuuden viivakoodata soluja häiritsemättä soluja ja seurata tuhansien solujen linjaa samanaikaisesti.

käyttämällä CRISPR: n indusoituvaa muotoa tutkijat voivat luoda jopa 44 000 erilaista tunnistettavaa viivakoodia milloin tahansa hiiren eliniän vaiheessa. Tutkijat voivat sitten lukea viivakoodit käyttäen toista teknologiaa, jota kutsutaan yksisoluiseksi RNA-sekvensoinniksi, joka mahdollistaa tiedon keräämisen tuhansista geeneistä, jotka ovat päällä jokaisessa viivakoodatussa solussa. Tämä puolestaan antaa tietoa solujen identiteetistä ja toiminnasta.

tutkijat käyttivät uutta järjestelmää testitapauksena paljastaakseen tuntemattomia piirteitä veren kehityksestä alkionkehityksen aikana ja havainnoidakseen veren täydentymisen dynamiikkaa kemoterapian jälkeen aikuisilla hiirillä.

mutta tutkijat uskovat, että heidän järjestelmäänsä voitaisiin käyttää myös ymmärtämään solulinjan muutoksia sairauksien ja ikääntymisen aikana. Lisäksi järjestelmää voitaisiin käyttää tallentamaan vaste ympäristön ärsykkeisiin, kuten patogeenialtistukseen ja ravinteiden saantiin.

”on ennenkuulumatonta, että nisäkkäiden kudoksista pystytään luomaan yksisoluisia sukukarttoja”, sanoi Camargo, joka on myös Harvardin Kantasoluinstituutin jäsen. ”Sen lisäksi, että mallillamme on monia sovelluksia kehitysbiologian tutkimiseen, se tarjoaa tärkeää tietoa solutyypeistä ja hierarkioista, joihin eliöt reagoivat vammoihin ja sairauksiin.”