minden szervezetnek megvan a saját családfája. És mint minden családfa, egy szervezet családfája is érdekesebb, ha teljes és részletgazdag. Vagyis a családfa minden tagját a megfelelő helyen kell megjeleníteni, néhány életrajzi információval együtt. Egy organizmus—például egér-esetében a családfa tagjai egyedi sejtek, az életrajzi információ pedig génexpressziós profilokból áll.

ha átfogó egész organizmus családfákat lehetne összeállítani, a kutatók sokat tanulnának a fejlődésről, az öregedésről és a betegségekről. Sajnos a szövetek vagy szervezetek fejlődését nyomon követő családfák a sejtek kis csoportjaira korlátozódtak, vagy homályosan gyanússá váltak, a tolakodó sejtértékelési technikák által okozott torzulások miatt.

a jó hír az, hogy olyan új technológiát fejlesztettek ki, amely egyfajta ancestry.com egy szervezet sejtjeinek. Vagyis azt ígéri, hogy a sejt őseire vonatkozó információkat részletes molekuláris leolvasásokkal, például transzkripciós aláírásokkal párosítja.

a CRISPR Array Repair Lineage tracing (CARLIN) nevű technológiát a Bostoni Gyermekkórház őssejt-kutatási programjának és a Dana-Farber Cancer Institute/Harvard Medical School tudósai fejlesztették ki. Használható a test minden sejtjének nyomon követésére, az embrionális stádiumtól a felnőttkorig.

a “vonalkódolás” technika és a CRISPR génszerkesztő technológia segítségével CARLIN azonosítani tudja a különböző sejttípusokat, amikor megjelennek,és milyen géneket kapcsolnak be. Carlinról a Cell című folyóiratban jelentek meg Részletek, egy cikkben, amelynek címe: “Egy megtervezett CRISPR-Cas9 Egérvonal a Származástörténetek és a génexpressziós profilok egyidejű leolvasására egyetlen sejtben.”

“Ez a modell kihasználja a CRISPR technológiát, hogy akár 44 000 átírt vonalkódot generáljon indukálható módon a fejlődés vagy a felnőttkor bármely pontján, kompatibilis a szekvenciális vonalkóddal, és teljesen genetikailag meghatározott” – írták a cikk szerzői. “A CARLIN-t arra használtuk, hogy azonosítsuk a magzati máj hematopoietikus őssejt (HSC) klónok aktivitásának belső torzításait, és feltárjunk egy korábban nem értékelt klonális szűk keresztmetszetet a HSC-k sérülésre adott válaszában.”

“sok fejlődésbiológus álma évtizedek óta az, hogy rekonstruáljon minden egyes sejtvonalat, sejtenként, ahogy az embrió fejlődik, vagy ahogy a szövet felépül”-mondta Fernando Camargo, PhD, az őssejtkutatási program vezető kutatója és a tanulmány társszerzője Sahand Hormoz, PhD, A Dana-Farber Rákkutató Intézet kutatója és a Harvard Medical School rendszerbiológiájának adjunktusa. “Használhatnánk ezt az egérmodellt a teljes fejlődésének követésére.”

Camargo, Hormoz, és társ-első szerzők a saját laborok—Sarah Bowling, PhD, és Duluxan Sritharan—létre az egér modell módszerrel hívják CRISPR Array Repair Lineage tracing, vagy CARLIN. A modell felfedheti a sejtvonalakat—azt a” családfát”, amelyben a szülő sejtek különböző típusú leánysejteket hoznak létre—, valamint azt, hogy az egyes sejtekben milyen gének vannak be-vagy kikapcsolva az idő múlásával.

korábban a tudósok csak kis sejtcsoportokat tudtak nyomon követni egerekben színezékek vagy fluoreszcens markerek segítségével. Címkéket vagy vonalkódokat is használtak, de a korábbi megközelítések megkövetelték a markerek előzetes ismeretét a különböző sejttípusok izolálásához, vagy időigényes extrahálást és a sejtek manipulálását igényelték, ami befolyásolhatja tulajdonságaikat. A CRISPR megjelenése lehetővé tette a kutatók számára, hogy a sejtek zavarása nélkül vonalkódolják a sejteket, és egyidejűleg kövessék a sejtek ezreinek vonalát.

a CRISPR indukálható formájának felhasználásával a kutatók akár 44 000 különböző azonosító vonalkódot is létrehozhatnak az egér élettartamának bármely pontján. A tudósok ezután ki tudják olvasni a vonalkódokat egy másik, egysejtű RNS-szekvenálásnak nevezett technológiával, amely lehetővé teszi az információk gyűjtését több ezer génről, amelyek minden vonalkódos cellában be vannak kapcsolva. Ez viszont információt nyújt a sejtek identitásáról és működéséről.

tesztesetként a kutatók az új rendszert használták a vér fejlődésének ismeretlen aspektusainak feltárására az embrionális fejlődés során, valamint a kemoterápia utáni vérpótlás dinamikájának megfigyelésére felnőtt egerekben.

de a kutatók úgy vélik, hogy a rendszerük felhasználható arra is, hogy megértsék a sejtvonal fák változásait a betegségek és az öregedés során. Ezenkívül a rendszer felhasználható a környezeti ingerekre adott válasz rögzítésére, mint például a kórokozók expozíciója és a tápanyagbevitel.

“az emlősök szöveteinek egysejtű vonaltérképeinek létrehozása példátlan” – mondta Camargo, aki szintén a Harvard őssejt Intézet tagja. “A fejlődésbiológia tanulmányozásának számos alkalmazása mellett modellünk fontos betekintést nyújt a sejttípusokba és hierarchiákba, amelyeket az organizmusok sérülésekre és betegségekre reagálnak.”