Команда учёных установила молекулярную схему раннего развития эмбрионов

Прочитано: 46 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Оценок пока нет)
Loading ... Loading ...


Команда биологов, физиков и разработчиков математических моделей в Кембридже изучила генетическую активность более чем 100 000 эмбриональных клеток, чтобы установить молекулярную схему раннего развития эмбрионов мыши. Это новое исследование предоставляет принципиально важную информацию о том, как развиваются эмбрионы млекопитающих во время гаструляции, ключевой стадии развития, и прокладывает путь для нового понимания самых ранних стадий жизни.

Известный биолог Льюис Вольперт, как известно, заявил, что «это не рождение, брак или смерть, а гаструляция действительно самое важное время в вашей жизни». Гаструляция представляет собой процесс развития животных (и человека), при котором клетки-предшественники в зародыше генетически программируются для генерации всех различных органов в организме, включая мозг, сердце, легкие, кишечник и мышцы. Гаструляция является критически важным шагом в развитии эмбриона, однако детальное понимание этого процесса на молекулярном уровне до сих пор было ограниченным.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature , ученые из Кембриджа создали первую комплексную молекулярную карту гаструляции у млекопитающих. Измеряя генетическую активность в 116 312 отдельных клетках внутри эмбриона мыши в период от 6,5 до 8,5 дней после оплодотворения, исследователи установили молекулярную схему развития эмбриона млекопитающих.

Исследователи использовали передовые технологии одноклеточных, чтобы измерить, какие гены активируются в эмбрионе мыши через ряд последовательных моментов времени. Начиная с небольшого числа различных типов клеток, обнаруженных в начале гаструляции, клетки разветвляются на более чем 30 различных типов клеток с различными генетическими профилями, причем все в течение промежутка времени, составляющего всего 48 часов.


Вычислительный анализ позволил ученым создать «интерактивные карты», где каждая клетка представлена ​​точкой, а клетки с похожими молекулярными профилями расположены близко друг к другу. Эти новые карты, которые свободно доступны онлайн для использования другими исследователями, иллюстрируют траектории клеточного развития от одного типа клеток к другому и показывают точные генетические процессы, которые позволяют всем клеткам и органам организма развиваться из своих раннее эмбриональное происхождение.

«На нашей новой карте представлен молекулярный проект, позволяющий обрисовать, как происходит развитие эмбриона в нормальных условиях. Он позволяет нам увидеть, какие различные наборы генов активируются, когда неуточненные эмбриональные клетки размножаются и диверсифицируются во все специфические типы клеток в организме», — сказал профессор Берти. Геттгенс, руководитель группы в Кембриджском институте стволовых клеток Wellcome-MRC. «Карта также является бесценным ориентиром для понимания того, как генетические мутации могут нарушать рост эмбрионов и вызывать нарушения развития и заболевания».

Исследователи проверили новую молекулярную карту, исследуя Tal1, ген, который необходим для нормального развития крови, но, будучи активированным в неправильных клетках, может вызвать лейкемию. Сравнивая эталонный атлас с более чем 10000 мутантных клеток Tal1, исследователи смогли расшифровать последствия генетической мутации Tal1.

«Чтобы исследовать роль Tal1 в развитии крови, мы смешали эмбриональные стволовые клетки, несущие мутированный ген Tal1, с очень ранними нормальными эмбрионами для создания химер», — объяснил профессор Дженни Николс, руководитель группы в Кембриджском институте стволовых клеток Wellcome-MRC. «Поскольку эти химеры все еще могли получать кровь из своих нормальных клеток, мы смогли изучить мутантные клетки в их правильном биологическом контексте».

Д-р Джон Мариони, руководитель группы в Европейском институте биоинформатики EMBL (EMBL-EBI) и Институте исследований рака Великобритании в Кембридже, сказал: «Сравнивая наши экспериментальные данные с данными, сопоставленными на молекулярной карте, мы смогли точно расшифровать происходящее. внутри клеток с мутантными генами Tal1. Мы могли видеть, что мутантные клетки не просто застревали или решали стать другим типом клеток, но вместо этого клетки начали экспрессировать широкий спектр различных генов, как если бы они были запутался в том, к какому типу клеток они должны созреть »

Исследование генетической основы развития крови — это только один из способов, с помощью которого новая молекулярная карта может быть использована для понимания нормальных и болезненных процессов. Обширная природа карты, которая содержит молекулярную информацию обо всех типах развивающихся клеток в зародыше, позволит другим исследователям глубже понять, как развивается целый ряд органов. Это, в свою очередь, позволит ученым разработать новые протоколы для производства аутентичных типов клеток для скрининга лекарств, а также методов лечения, направленных на регенерацию больных или стареющих органов.

Доктор Шени Чен из команды Wellcome по клеточным и развивающим наукам сказал: «Собрав воедино эту« молекулярную карту »того, как клетки развиваются в эмбрионе мыши, исследователи создали важный и полезный ресурс для исследовательского сообщества. Наука — это совместная работа. и эта команда биологов, физиков и математиков смогла получить новое понимание гаструляции, ключевого процесса в развитии, который генерирует три клеточных слоя, которые дают начало всем органам тела ».

Команда учёных установила молекулярную схему раннего развития эмбрионов



Новости партнеров

Загрузка...