Egymillió feletti sejtszámú családfát sikerült feltérképezniük a kutatóknak egy fejlődő egérembrióban, ami áttörést jelent az emlősök egyedi fejlődésének megértésében. A megtermékenyített petesejttől a szervek kialakulásáig tartó, közel kéthetes folyamatot egy molekuláris rögzítőeszközzel követték nyomon. Az eljárás nemcsak az alapkutatásban nyit új fejezeteket, hanem a születési rendellenességek és a daganatos megbetegedések korai gyökereinek feltárását is segíti.
Digitális szalag a genom mélyén
Az élőlények egyetlen sejtből induló fejlődése évszázadok óta foglalkoztatja a tudományt. Míg a teljesen átlátszó fonalférgek esetében a mikroszkópos megfigyelés már évtizedekkel ezelőtt lehetővé tette a pontos sejtvonalak leírását, az emlősök átlátszatlan szervei és komplex szövetei eddig akadályt jelentettek. A probléma áthidalására a szakemberek olyan genetikai rendszert hoztak létre, amely közvetlenül a sejtek örökítőanyagába írja be az osztódások történetét.
A DNS írógép néven ismert eljárás lényege egy szintetikus DNS-szalag elhelyezése a sejtmagban. A sejt minden egyes osztódásakor a precíziós génszerkesztési technológia egy-egy új molekuláris jelölőt illeszt a szalag következő szabad pozíciójára. Mivel a leírt karakterek nem íródnak felül, az utódsejtek öröklik és továbbbővítik ezt a szekvenciát. A fejlődési szakasz végén a kutatók a DNS leolvasásával hajszálpontosan rekonstruálni tudják, melyik sejt melyikből származik.
Egymillió sejt egyetlen embrióból
A kísérlet során a megtermékenyített petesejttől a 13,5 napos embrióig tartó szakaszt követték nyomon, amikorra a szervek és szövettípusok alapvető elrendeződése már végbemegy. A vizsgált modellben nagyjából 1,28 millió egyedi sejt törzsfáját sikerült felrajzolni, ami az emlős embrió sejtjeinek körülbelül 10 százalékát fedte le.
A mérések feltárták, hogy az egyes sejttípusok elköteleződése eltérő időpontokban történik meg. Míg a vérképzésért felelős vonalak és a retina sejtjei rendkívül korán kijelölik a maguk fejlődési irányát, addig a bőrt alkotó legkülső rétegek sejtjei lényegesen később specializálódnak. A sejtek közti pontos rokonsági viszonyok elemzése rávilágított arra is, miként alakulnak ki a domináns sejtvonalak a szervképződés kritikus fázisaiban.
Gyógyászati távlatok a diagnosztikában
A sejtszintű fejlődési térkép elkészítése nem csupán az elméleti biológiában jelent léptékváltást. A fejlődési folyamatok hibái gyakran vezetnek súlyos születési rendellenességekhez, míg a sejtek ellenőrizetlen osztódása és visszaalakulása a daganatképződés egyik alapeleme. A molekuláris adatrögzítés révén a kutatók mostantól mikroszkopikus pontossággal azonosíthatják azt a pillanatot, amikor egy sejtvonal eltér a normális fejlődési pályától.
A technológia finomhangolásával a jövőben még teljesebb képet kaphatunk a szöveti regenerációról és a sejtes terápiák biztonságos alkalmazásáról is. Az élő szervezetbe épített genetikai memóriatár így a modern orvostudomány egyik leghatékonyabb diagnosztikai eszközévé válhat.
