Молекулярные биологи из Вашингтонского университета проследили за развитием эмбрионов рыбки данио (Danio rerio) с помощью введенных в ДНК штрих-кодов. Оказалось, что всего несколько эмбриональных клеток отвечают за формирование большинства клеток организма. Исследование опубликовано в журнале Science.
ДНК-штрихкодом называется короткая последовательность нуклеотидов, которая отличается у разных живых объектов. Это позволяет ученым идентифицировать эти объекты, будь то животные или клетки, отследить их развитие и происхождение. В новой работе ученые применили для этой цели технологию редактирования генома CRISPR/Cas9.
Система CRISPR/Cas9 может разрезать ДНК в специфичных местах, что приводит к появлению в них различных мутаций. Исследователи модифицировали систему таким образом, чтобы она приводила к случайным изменениям внутри определенного участка ДНК в эмбрионах рыбки данио-рерио. Новая технология была названа GESTALT. Этот участок вместе с геном красного флуоресцентного белка искусственно встраивался в ДНК одноклеточных зародышей. Затем ученые внесли в клетки эмбриона систему CRISPR/Cas9 и проанализировали, какие изменения она вызвала у взрослых рыб.
Исследователи обнаружили, что всего несколько эмбриональных клеток являются предшественниками большинства клеток развитых органов. Например, только пять из 1138 различных штрихкодов, полученных в результате редактирования, оказались в 98 процентах всех клеток крови.
Авторы отмечают, что их методика может быть использована, чтобы отслеживать более сложные процессы развития в многоклеточных системах, например, в злокачественных опухолях и метастазах.