bugorwiki.info
на главную

Клеточная родословная

Общие стадии клеточной линии (клеточная линия развития печени в красном)

Клеточная родословная обозначает историю развития ткани или органа от оплодотворенного эмбриона. Клеточная родословная может быть изучена путем маркировки клетки (флуоресцентными молекулами или другими прослеживаемыми маркерами) и отслеживания ее потомства после деления клетки. Некоторые организмы, такие как C. elegans, имеют заранее определенный паттерн клеточного потомства, и взрослый мужчина всегда будет состоять из 1031 клетки, потому что деление клеток у C. elegans генетически определено и известно как eutely. Это приводит к высокой корреляции клеточного происхождения и судьбы клеток. Другие организмы, такие как люди, имеют различное происхождение и количество соматических клеток.

C. elegans : модельный организм

Будучи одним из первых пионеров клеточного происхождения, в 1960-х годах доктор Сидни Бреннер впервые начал наблюдать дифференцировку и последовательность клеток нематоды Caenorhabditis elegans . Доктор Бреннер выбрал этот организм благодаря его прозрачному телу, быстрому размножению, простоте доступа и небольшим размерам, что делало его идеальным для отслеживания клеточной линии под микроскопом.

К 1976 году доктор Бреннер и его партнер, доктор Джон Салстон, определили часть клеточного происхождения в развивающейся нервной системе C. elegans . Повторяющиеся результаты показали, что нематода была эвтелической (каждый индивидуум испытывает одни и те же пути дифференцировки). Это исследование привело к первоначальным наблюдениям запрограммированной гибели клеток или апоптоза.

После составления карт различных участков линии клеток C. elegans , доктор Бреннер и его партнеры смогли собрать первую полную и воспроизводимую карту судьбы линии клеток. Позднее они получили Нобелевскую премию 2002 года за работу по генетической регуляции развития органов и запрограммированной гибели клеток.

История клеточного происхождения

Одно из первых исследований клеточных линий имело место в 1870-х годах Уитменом, который изучал расщепления у пиявок и мелких беспозвоночных. Он обнаружил, что некоторые группы, такие как нематодные черви и асцидианы, образуют паттерн клеточного деления, который одинаков между индивидуумами и неизменен. Эта высокая корреляция между клеточным происхождением и клеточной судьбой, как думали, была определена факторами разделения в делящихся клетках Другие организмы имели стереотипные модели деления клеток и продуцировали сублинии, которые были потомством определенных клеток-предшественников. Считается, что эти более изменчивые судьбы клеток обусловлены взаимодействием клеток с окружающей средой.

Техника картирования судьбы

Дополнительная информация: отображение судьбы

Клеточная линия может быть определена двумя методами, либо путем прямого наблюдения, либо с помощью клонального анализа. В начале 19-го века использовалось прямое наблюдение, однако оно было весьма ограничивающим, поскольку можно было изучать только небольшие прозрачные образцы. С изобретением конфокального микроскопа это позволило изучать более сложные организмы.

Возможно, наиболее популярным методом картирования судьбы клеток в генетической эпохе является сайт-специфическая рекомбинация, опосредованная системами Cre-Lox или FLP-FRT. При использовании систем рекомбинации Cre-Lox или FLP-FRT активируется репортерный ген (обычно кодирующий флуоресцентный белок), который постоянно маркирует интересующую клетку и клетки ее потомства, таким образом, отслеживая название линии клеток. С помощью этой системы исследователи могли бы исследовать функцию своего любимого гена при определении судьбы клетки, создав генетическую модель, в которой внутри клетки одно событие рекомбинации предназначено для манипулирования интересующим геном, а другое событие рекомбинации предназначено для активации репортерного гена. Одна небольшая проблема заключается в том, что два события рекомбинации могут не происходить одновременно, поэтому результаты следует интерпретировать с осторожностью.

Совсем недавно исследователи начали использовать подходы синтетической биологии и систему CRISPR / Cas9 для разработки новых генетических систем, которые позволяют клеткам автономно записывать информацию о происхождении в своем собственном геноме. Эти системы основаны на специально разработанной целевой мутации определенных генетических элементов. Генерируя новые случайные геномные изменения в каждом поколении клеток, эти подходы облегчают реконструкцию деревьев происхождения. Эти подходы обещают обеспечить более всесторонний анализ родственных связей в модельных организмах.


просмотров: 5