DNA Typewriter восстановила родословную 1,28 млн клеток одного эмбриона мыши за почти две недели

Исследователи применили DNA Typewriter — последовательный молекулярный регистратор, — чтобы проследить клеточную линию мыши на протяжении почти двух недель развития, сообщается в статье в Science. По одному эмбриону они восстановили откалиброванное по времени филогенетическое древо с опорой на принцип парсимонии, корнем которого служит зигота. В древо вошли 1,28 млн клеток, у каждой из которых определён транскрипционный профиль science.orgSciencescience.orgОткрыть источник ↗. Работа выполнена на эмбрионе мыши.

Запись делений в ДНК

DNA Typewriter создан в 2022 году; как описывает Sciences et Avenir, он опирается на подход CRISPR к изменению ДНК. При каждом делении клетки инструмент записывает в ДНК новые метки. Дочерние клетки наследуют их в том порядке, в котором они были добавлены, поэтому метки образуют генетический журнал, показывающий родство клеток.

Систему ввели в оплодотворённую яйцеклетку мыши, и эмбрион развивался почти две недели. Затем, по данным издания, проанализировали более 1,5 млн клеточных ядер, чтобы восстановить древо. Оно охватывает около 10% клеток эмбриона.

Что показывает родословная

Всплеск редактирования маркирует дочерние клетки первого дробления, и эти клетки служат внутренними репликатами science.orgSciencescience.orgОткрыть источник ↗. Авторы количественно оценили клональное доминирование, возникающее при гаструляции. Сестринские клетки на древе совпадают по типу клеток гораздо чаще, чем случайно, а сестры разных типов отмечают терминальные дифференцировки.

Временные срезы совместной встречаемости клад позволили восстановить датированную иерархию связей между типами клеток. Восстановленные метки внутренних узлов воспроизвели известные пути смены состояний. Авторы пишут, что онтогенез млекопитающих, привязанный к клеточным линиям и долго остававшийся недостижимым, становится видимым.

Исследователи также создали NextCell — интерактивный браузер для изучения древа в сети.