研究人员成功追踪了上千个细胞及其后代慢慢浮现出来的身份

为细胞“立传” 新手艺追踪单个细胞怎样发生全部身体

生物学最大的谜题之一是单个受精卵怎样发生相当多种组在同步产生肉体的细胞类型、协会和器官。近年来,由单细胞测序本事和计算工具构成的组合体正在为这一进度提供迄今最详尽的画面。在3篇这段时间在线发表于《科学》杂志的散文中,切磋人士告知称拍下了正在发育的斑马鱼或青蛙胚胎中山大学部细胞基因活性的多少个快速照相。随后,他们将那一个每间距几分钟到多少个小时被搜集到的数目,会集成关于那些苗子怎么着演进的贯通历史。

“笔者的第一反响是:‘哇!’”德意志柏林(Berlin)军事学系统生物学探讨所发育生物学家RobertZinzen表示。不久前,其他两篇在线刊登于《科学》杂志的舆论追踪了一种简易扁虫——涡虫在被切成小块后再生进度中的细胞基因活性。不过,Zinzen 介绍说,对于脊椎动物来说,“复杂性要高比非常多”。

不过,研商人口成功追踪了上千个细胞及其子孙慢慢体现出来的身价。“作者认为,发育生物学的今后将是对胚胎举办正规的单细胞测序。”位陈彬彬德堡的澳大哈Rees堡联邦(Commonwealth of Australia)分子生物学实验室进化发育生物学家Detlev Arendt表示。

装有这么些切磋均从将差别品级的开首放在特定溶液中渐渐溶解开首,然后摇曳大概搅动它们,直到自由的单个细胞出现。对于每种细胞来讲,商量人口跟着会分明全数信使TucsonNA链的体系。mOdysseyNA反映的是被转录的基因。

在美利坚合众国浦项戏剧学院,由Allon 克莱因、Marc Kirschner和SeanMe瓦斯on领导的团组织集中的是二种被发育生物学家商量了数十年的脊椎动物——斑马鱼和青蛙。在一项切磋中,克莱因和Me瓦斯on深入分析了约9.2万个斑马鱼细胞,并且搜罗了来自7种差别胚胎阶段的mSportageNA数据。该组织从刚造成4个钟头的开场动手,並且在发轫受精后的二十三个小时结束测序。此时,最中央的五脏六腑早就上马现出。各种细胞的基因活性格局揭露了其发育路线以致最后的地方。

为追踪细胞及其子孙怎么样随着时间流逝产生更改,钻探人口在一些单细胞斑马鱼胚胎上安装了基因示踪剂:被注射进序曲细胞质的重重诡异的微小DNA片段。随着细胞在不停成长的前奏中再八分歧,那个“条形码”找到了步入细胞核的路线何况被归入到细胞质中。等到考试甘休,各样细胞谱系最后具有了超过常规规的“条形码”组合。通过将这一新闻和基因活性进行融合,商量组织能实时追踪细胞命局,以便鲜明受精卵怎么样发生各样不同细胞,比如心脏、神经和肌肤。

在另一项独立的钻研中,由斯坦福高校发育生物学家亚历克斯ander Schier领导的企业创办了投机的一个钱打二十七个结格局,用于追踪正在发育早熟的斑马鱼的细胞。该团伙在前期胚胎生长的9个小时里每间隔45分钟进行细胞取样并对那几个细胞的mRubiconNA举行测序后,软件通过获得完全差别细胞的基因活性并且深入分析哪些细胞具有最相似的基因活性,重构了各样细胞的“传记”。该类别可向后推导各种胚胎阶段,直到最开首的未差别细胞。

Schier代表,重构结果评释,开首的单细胞胚胎发生了25种器重的细胞类型。

此项剖析引发了一些大惊失色。发育生物学家曾认为,一旦细胞朝着造成诸如肌肉细胞的路子前进,便不会再产生偏离。不过,Schier和同事告诉称,基因活性的变型显示,一些斑马鱼细胞在半路转车并产生分裂的种类。“整个画面比我们想象的目不暇接相当多。”Me瓦斯on表示。

对此热带爪蟾来讲,Kirschner和克莱因在开场受精后的5~贰十一个小时里对12个例外品级进行了单细胞ENVISIONNA测序。该团队最后读取了13.7万个细胞的m君越NA。基因活性数据彰显,即便在青蛙胚胎看上去是未不同的一团时,它们的细胞也起首表现最后的身价。

当克莱因、Kirschner和梅格ason相比较了针对性青蛙和斑马鱼的钻研结果时,他们发觉了令人震惊的歧异。比如,特定细胞类型的发育路线因物种分歧而产出非常大变化。同有的时候间,固然主要转录因子基因的活性在科学普及细胞类型中日常,但在部分细胞类型中其余基因的活性远超之前研商人口以为的八个物种之间的出入。

此类商讨还可能为想创设新细胞类型的干细胞化学家和团队技术员提供了“美食指南”。华盛顿大学发育生物学家DavidKimelman以为,最新结果“在明白发育生物学领域最中央难题方面,真的是一大力作和壮举”。