Από τους νευρώνες του εγκεφάλου μέχρι τα ερυθρά αιμοσφαίρια του αίματος ή τους οστεοβλάστες των οστών, όλα τα κύτταρα ενός οργανισμού είναι μακρινά ξαδέλφια που κατάγονται από έναν κοινό πρόγονο, το γονιμοποιημένο ωάριο.
Τώρα, δύο ανεξάρτητες επιστημονικές ομάδες παρουσιάζουν στα κορυφαία περιοδικά Science και Cell τους πληρέστερους γενεαλογικούς χάρτες των κυττάρων ενός εμβρύου θηλαστικού. Τα ευρήματα θα βοηθήσουν στην κατανόηση της οργανογένεσης και των συγγενών ανωμαλιών και ίσως διευκολύνουν στο μέλλον την καλλιέργεια οργάνων για μεταμοσχεύσεις, λένε οι ερευνητές.
«Είναι αναμφισβήτητα οι πιο συναρπαστικές δημοσιεύσεις του κλάου τα τελευταία πέντε χρόνια»
Εδώ και πάνω από 120 χρόνια, οι αναπτυξιακοί βιολόγοι μελετούν ποια κύτταρα αναπτύσσονται σε διαφορετικά όργανα εισάγοντας χρωστικές σε έμβρυα και παρακολουθώντας πού καταλήγει το χρώμα. Στην περίπτωση των θηλαστικών, όμως, τα οποία αποτελούνται από δισεκατομμύρια κύτταρα, η μέθοδος είναι πρακτικά ανεφάρμοστη.
Κληρονομούμενοι δείκτες
Οι δύο νέες μελέτες εξέτασαν έμβρυα ποντικού χρησιμοποιώντας μια προηγμένη τεχνική γενετικής τροποποίησης (prime editing) για να εισαγάγουν χαρακτηριστικές αλληλουχίες σε συγκεκριμένες θέσεις του DNA. Οι αλληλουχίες αυτές κληρονομούνται και αυξάνονται με κάθε κυτταρική διαίρεση, κάτι που σημαίνει ότι η καταγωγή κάθε κυττάρου μπορεί να υπολογιστεί από τον αριθμό των αλληλουχιών που έχει συσσωρεύσει, τη διάταξη και τον συνδυασμό τους.
Στην μελέτη του Science, η ομάδα του Τζέι Σέντουρ, γενετιστή του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον, εφάρμοσε την τεχνική σε γονιμοποιημένα ωάρια ποντικού και τα παρακολούθησε για σχεδόν 14 ημέρες, τα δύο τρίτα της κύησης. Σε ένα έμβρυο, ιχνηλάτησαν την προέλευση 1,3 εκατομμυρίων κυττάρων, ή περίπου το 10% του συνόλου.
Στη μελέτη του Cell, η ομάδα του Τζόναθαν Ουάισμαν, μοριακού βιολόγου του ΜΙΤ, εφάρμοσε μια παραπλήσια τεχνική σε εμβρυακά βλαστοκύτταρα ποντικού, τα οποία στη συνέχεια ενσωματώθηκαν σε αναπτυσσόμενα έμβρυα και συμμετείχαν στην ανάπτυξή τους μέχρι την 10η ημέρα. Σε αυτή την περίπτωση, διαφορετικές γενετικές αλληλουχίες λειτούργησαν σαν διαφορετικές χρωστικές, με το τελικό χρώμα να εξαρτάται από τη γενεαλογία κάθε κυττάρου. Οι ερευνητές χαρτογράφησαν έτσι τις σχέσεις μεταξύ 1,4 εκατομμυρίων κυττάρων, μοιρασμένων σε 16 έμβρυα.
«Είναι αναμφισβήτητα οι πιο συναρπαστικές δημοσιεύσεις που έχουν εμφανιστεί σε αυτόν τον ερευνητικό τομέα τα τελευταία πέντε χρόνια», σχολίασε στο Science ο αναπτυξιακός βιολόγος Ρεζά Κάλχορ του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς, ο οποίος δεν συμμετείχε στις δύο μελέτες.
Απώτερος στόχος των ερευνητών είναι να χαρτογραφήσουν τη γενεαλογία όλων των κυττάρων ενός ώριμου εμβρύου θηλαστικού. Ήδη, όμως, οι διαθέσιμοι χάρτες επιτρέπουν στους ερευνητές να αρχίζουν να εξετάζουν πώς κάθε κύτταρο γνωρίζει την αναπτυξιακή πορεία που πρέπει να ακολουθήσει
