fiecare organism are propriul arbore genealogic. Și ca orice arbore genealogic, arborele genealogic al unui organism este mai interesant dacă este atât complet, cât și bogat detaliat. Adică, fiecare membru al arborelui genealogic ar trebui să fie afișat în locul potrivit, împreună cu unele informații biografice. În cazul unui organism—un șoarece, de exemplu—membrii arborelui genealogic sunt celule individuale, iar informațiile biografice constau în profiluri de expresie genetică.
dacă s-ar putea asambla arbori genealogici comprehensivi ai întregului organism, cercetătorii ar învăța multe despre dezvoltare, îmbătrânire și boli. Din păcate, arborii genealogici care urmăresc dezvoltarea țesuturilor sau a organismului au fost limitați la grupuri mici de celule sau au devenit vag suspectați, din cauza distorsiunilor cauzate de tehnicile intruzive de evaluare a celulelor.
vestea bună este că a fost dezvoltată o nouă tehnologie care poate servi ca un fel de ancestry.com pentru celulele unui organism. Adică promite să cupleze informațiile despre strămoșii celulelor cu citiri moleculare detaliate, cum ar fi semnăturile transcripționale.
Tehnologia, care se numește CRISPR Array Repair Lineage tracing (CARLIN), a fost dezvoltată de oamenii de știință de la Programul de cercetare a celulelor Stem de la Spitalul de copii din Boston și Dana-Farber Cancer Institute/Harvard Medical School. Poate fi folosit pentru a urmări fiecare celulă din corp, de la stadiul embrionar până la vârsta adultă.
folosind o tehnică de „codare de bare” și tehnologia de editare a genelor CRISPR, CARLIN poate identifica diferite tipuri de celule pe măsură ce apar și ce gene activează fiecare. Detalii despre CARLIN au apărut în revista Cell, într-un articol intitulat „O linie de șoarece CRISPR-Cas9 proiectată pentru citirea simultană a istoriilor descendenței și a profilurilor de expresie a genelor în celule unice.”acest model exploatează tehnologia CRISPR pentru a genera până la 44.000 de coduri de bare transcrise într-un mod inductibil în orice moment al dezvoltării sau maturității, este compatibil cu codurile de bare secvențiale și este complet definit genetic”, au scris autorii articolului. „Am folosit CARLIN pentru a identifica prejudecățile intrinseci în activitatea clonelor de celule stem hematopoietice hepatice fetale (HSC) și pentru a descoperi un blocaj clonal anterior neapreciat în răspunsul HSCs la leziuni.”
„visul pe care mulți biologi de dezvoltare l-au avut de zeci de ani este o modalitate de a reconstrui fiecare linie celulară, celulă cu celulă, pe măsură ce se dezvoltă un embrion sau pe măsură ce se construiește un țesut”, a declarat Fernando Camargo, PhD, cercetător principal în programul de cercetare a celulelor Stem și co-autor principal al lucrării cu Sahand Hormoz, PhD, cercetător, Dana-Farber Cancer Institute și profesor asistent de biologie a sistemelor la Harvard Medical School. „Am putea folosi acest model de mouse pentru a urmări întreaga sa dezvoltare.”Camargo, Hormoz și co-primii autori pentru laboratoarele lor respective-Sarah Bowling, PhD și Duluxan Sritharan-au creat modelul mouse-ului folosind o metodă pe care o numesc CRISPR Array Repair Lineage tracing sau CARLIN. Modelul poate dezvălui linii celulare— „arborele genealogic” în care celulele părinte creează diferite tipuri de celule fiice—precum și ce gene sunt activate sau dezactivate în fiecare celulă în timp.anterior, oamenii de știință au reușit să urmărească doar grupuri mici de celule la șoareci folosind coloranți sau markeri fluorescenți. Etichetele sau codurile de bare au fost, de asemenea, utilizate, dar abordările anterioare au necesitat cunoașterea prealabilă a markerilor pentru a izola diferite tipuri de celule sau au necesitat extracția și manipularea celulelor consumatoare de timp, ceea ce le-ar putea afecta proprietățile. Apariția CRISPR a permis cercetătorilor să codifice celulele fără a perturba celulele și să urmeze linia a mii de celule simultan.folosind o formă inductibilă de CRISPR, cercetătorii pot crea până la 44.000 de coduri de bare diferite de identificare în orice moment al duratei de viață a unui șoarece. Oamenii de știință pot citi apoi codurile de bare folosind o altă tehnologie numită secvențiere ARN cu o singură celulă, permițând colectarea de informații despre mii de gene care sunt activate în fiecare celulă codificată de bare. Aceasta, la rândul său, oferă informații despre identitatea și funcția celulelor.
ca un caz de testare, cercetatorii au folosit noul sistem pentru a dezvalui aspecte necunoscute ale dezvoltarii sangelui in timpul dezvoltarii embrionare si pentru a observa dinamica reaprovizionarii sangelui dupa chimioterapie la soareci adulti.dar cercetătorii cred că sistemul lor ar putea fi folosit și pentru a înțelege modificările copacilor de linie celulară în timpul bolilor și îmbătrânirii. În plus, sistemul ar putea fi utilizat pentru a înregistra răspunsul la stimulii de mediu, cum ar fi expunerea agentului patogen și aportul de nutrienți.
„a fi capabil să creezi hărți cu o singură celulă a țesuturilor mamiferelor este fără precedent”, a spus Camargo, care este, de asemenea, membru al Institutului de celule Stem Harvard. „Pe lângă numeroasele sale aplicații pentru studierea biologiei dezvoltării, modelul nostru va oferi o perspectivă importantă asupra tipurilor de celule și ierarhiilor care sunt afectate pe măsură ce organismele răspund la leziuni și boli.”
