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        科學家開發(fā)了新技術來追蹤細胞的發(fā)育過程
        
			
        
				2019-01-16 11:23:56
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			  來源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        了解各種細胞類型在發(fā)育過程中如何區(qū)分自身是發(fā)育生物學中的基本問題之一。使用基因組編輯工具，哈佛科學家們越來越接近尋找答案。分子與細胞生物學系主任Alexander Schier和分子與細胞生物學Leo Erikson生命科學教授，Schier實驗室博士后研究員James Gagnon，以及Aaron McKenna和Greg Findlay博士撰寫的最新研究。華盛頓大學Jay Shendure實驗室的學生開發(fā)了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用CRISPR基因組編輯工具標記斑馬魚細胞的遺傳條形碼，以后可用于重建其譜系。這項研究是在今年早些時候出版科學。
        

        科學家開發(fā)了新技術來追蹤細胞的發(fā)育過程
        

        “我們希望了解細胞在發(fā)育過程中如何沿著不同的途徑進入，并最終成為特定的細胞類型，”Schier說。“使用這種新工具，我們可以采取成人腦細胞......并了解這些細胞如何相互關聯(lián)，一直回到胚胎。“在這個系統(tǒng)中，CRISPR靶向10個短序列并隨機切割它們，在細胞修復切割時誘導缺失或插入，”他解釋說。“然后我們可以對這些區(qū)域進行排序，并了解細胞如何相互關聯(lián)。”
        

        例如，Schier說，單個細胞可能在某個位置切割一個序列，但是當它分開時，其子細胞和孫女細胞可以在其他位置切割。通過追蹤這些變化如何積累，研究人員最終可以確定細胞如何相互關聯(lián)。相關的細胞越密切，它們的突變條形碼就越相似。
        

        盡管標記細胞以跟蹤其發(fā)育的想法并不新鮮，但新技術提供了更多的多功能性和特異性。“這樣做的一個主要方法是用熒光蛋白標記細胞，然后繼續(xù)使用顏色，”Schier說。“例如，人們可以推斷，紫色的細胞可能來自一個紫色的普通祖先。”
        

        Schier說，問題在于即使是最先進的系統(tǒng)也僅限于大約100種不同的顏色。“這種方法的強大之處在于，基本上你可以獲得數千種顏色，”Schier說。“在本文中，我們證明了我們可以生產4,000個獨特的條形碼，我們可以追蹤它們，看看細胞是如何相互關聯(lián)的。”
        

        Schier說，該技術已經為研究人員提供了新的見解。“我們發(fā)現(xiàn)了一些誘人的暗示，”他說。“例如，我們發(fā)現(xiàn)一條魚中98%以上的血液來自五個祖細胞，而另一條魚中只有兩條來自兩條魚。這引發(fā)了一些有趣的組織動力學問題，我們真的很想了解 - 如何相對較少的祖細胞會產生大量的血細胞或腦細胞。“
        

        Schier的實驗室并不是唯一一個探索使用CRISPR來了解細胞如何發(fā)育的可能性的實驗室。在哈佛醫(yī)學院(HMS)的羅伯特溫思羅普遺傳學教授喬治教會實驗室工作的研究人員開發(fā)了一個類似的系統(tǒng)，其中指導CRISPR切割位置的指導RNA序列也是目標。
        

        最終結果是一個針對特定基因序列并將其切割的系統(tǒng)，但隨著該切割被修復，它創(chuàng)建了一個新的指導RNA，告訴系統(tǒng)下一步切割的位置，并產生足夠的多樣性以允許研究人員追蹤細胞的譜系。該研究已發(fā)布在預印本服務器BioRxiv上。
        

        Church說，下一步不僅將學習細胞如何發(fā)展到成年期，還將了解細胞在發(fā)育過程中如何以及何時改變其身份。“我們想知道誰是誰，”他說，但也“細胞正在思考什么以及他們正在做什么。我們可以在發(fā)展的任何一點停止旋轉木馬，并拍攝他們血統(tǒng)的快照，什么細胞都在做。”
        
			

			
          
        
			
        
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