新しい技術は、あなたの細胞がどの体の部分を構築するかをどのように知るかを追跡します

数日以内に、1つの受精卵が何らかの形で皮膚、脳、血液細胞を構築することができます。しかし、それらの最初のセルはどのように構築する身体部分を知っているのでしょうか？他の細胞がすぐに皮膚を作り始める間、一部の細胞は腎臓を作ることをどのように知っていますか？ そのパズルを解決することで、発達生物学者が1世紀以上にわたって忙しくなりましたが、多くの系統マップはまだ未完成のスケッチのように見えます。 現在、オーストラリアのチームは、マウス胚内のすべてのセルをユニークなDNAタグでラベル付けし、その子孫に組織形態としてラベルを付けるロックスコードと呼ばれる追跡ツールを報告しています。 「これにより、追跡可能なバーコードが作成され、前例のない詳細でこの基本的なプロセスの中で覗くことができます」と言いました。 トム・ウェーバー博士 の ウォルターとエリザホール研究所。LoxCodeは、最初から各セルを追跡しますLoxCodeはCREリコンビナーゼ酵素に依存して短いDNAカセットをシャッフルし、可能な限り300億以上を生成します バーコード 単一のステップで。 各ラベルは胚が成長するにつれて忠実にコピーされるため、科学者は簡単なシーケンスによって後で家系図を再構築できます。パイロットテストでは、チームは妊娠5.5日目にバーコードカセットを注入しました。 エピブラスト まだ最初の胚層を配置しています。 1週間後、彼らは胎児を回収し、バルク組織と単一セルの解像度でタグを読みました。「それは私たちに運命の偏見が教科書が示唆するよりもはるかに早く現れることを教えてくれます」と説明しました シャリン教授は上がります、Wehiの実験室長。一部のクローンは胚の隅々に到達しましたが、他のクローンは外胚葉、血液、または四肢の芽に刺さっていました。 バーコードデータをエージェントベースのモデルに供給することにより、研究者は、左対立腎臓の前駆体のように隠された非対称性を予測し、それらを実験的に確認しました。 このような計算クロスチェックは、タグがノイズのシーケンスではなく、生物学を真に記録するという自信を強化します。LoxCodeが何十億ものラベルを書く方法以前 系統トレース システムはウイルスまたはCRISPRカットに依存しており、細胞に損傷を与えたり、微妙な枝を逃したりする可能性があります。 1つ CRISPR レコーダーは、ゼブラフィッシュ全体にわたって数百のユニークな編集をキャプチャし、解像度を制限しました。各DNAピースは非常に短いため、これらのタグは標準の遺伝的シーケンスツールを使用して読みやすいです。これにより、多くの予算がないラボでも、この方法は手頃な価格になります。チームはまた、株037677と呼ばれる特別な種類のマウスを作成しました。 ジャクソン研究所。研究者は、特定の組織のバーコードプロセスを活性化する別のマウスとペアリングすることで使用できます。胚の隠されたバイアスを明らかにします多能性細胞 運命を選ぶ前に、外部信号を待つと長い間想定されていました。しかし、新しいデータは、多くのクローンがすでに1つの生殖層に傾いている一方で、胎児はまだケシの種のサイズであることを示しています。たとえば、形成の初期ストリークの近くに座っているエピブラスト細胞は、主に血液および間葉系細胞を生成し、以前の染料ラベルに一致しました 研究 ただし、シングルセル解像度を追加します。逆に、前部クローンは神経組織を支持し、その位置の合図をほのめかし、胃が始まる前に系統のバイアスに変換されます。予期しない非対称性も現れました。左四肢の芽はしばしば右とは異なる創業者にさかのぼり、鏡の対称性ではなくランダム性を示唆し、最初の骨格青写真をシードします。そのような洞察は、いくつかの先天性障害が体の片側だけを攻撃する理由を明確にすることができます。また、LoxCodeは、バランスの取れた成長に向けて、オルガノイドを誘導するためのSTEMセルエンジニアを参照するマップを提供します。脳の成長から脳卒中修復までバーコーディングは生きているマウスで機能するため、調査員はすでに免疫発達、腸の再生、腫瘍の再発を研究するために適応しています。 の神経科学者 クイーンズランド大学 脳卒中後に新生児ニューロンが成人回路にどのように統合するかを追跡し、ロックスコードを使用して怪我の端で前駆細胞をマークしています。がんの生物学者は、薬物曝露の数ヶ月にわたって治療耐性クローンがどのように出現するかに従うことを計画しています。生き残った各セルを初期のバーコードに戻すことで、再発前に脆弱性を見つけたいと考えています。麻薬開発者は、有害な系統を健康な運命に向けて押し戻す1日のスクリーニング化合物を使用できます。そのアプローチは、シングルセルRNAプロファイルと自然にペアになり、クローンがどこに行くのかだけでなく、その遺伝子プログラムが旅に沿ってどのように変化するかを明らかにします。これが薬にとって何を意味するのか発達障害は、臨床症状の数週間前に起こる間違った細胞決定からしばしば発生します。 細胞の祖先チャートを手にすると、研究者は最初の間違ったターンを特定し、正確な介入を設計することができます。ファウンダー細胞に故障したDNAを交換する遺伝子療法は、組織を断片的に治療する代わりに系統全体を修正する可能性があります。 同様に、移植医は、研究室で育てられた移植片には手術前に細胞型の右の混合物が含まれていることを確認できます。特に人間の胚が同等の深さでタグ付けされた場合、倫理的な質問が続きます。今のところ、フォーカスはマウスにとどまります。マウスでは、ロックスコードがすでに初期の胚のパターニングに関する教科書を書き換えることを約束しています。この研究はジャーナルに掲載されています 細胞。- -Eric RallsとEarth.comから提供された無料のアプリであるEarthSnapで私たちをチェックしてください。- - #新しい技術はあなたの細胞がどの体の部分を構築するかをどのように知るかを追跡します