Биологи научились помечать клеточные линии «штрихкодами»

Клеточные линии — это совокупность клеток, которые произошли от единственной клетки-прародителя. Их изучение важно для понимания механизмов пролиферации (разрастания) тканей, например в ходе развития эмбрионов или у пациентов со злокачественными опухолями. При этом сейчас такой анализ возможен только ex vivo, то есть с помощью извлечения клеток из организма в искусственную среду, после чего ученые рассматривают спонтанные точечные мутации, накопленные в их ДНК. В результате клетки разрушаются, а процедура является трудоемкой.

В качестве альтернативы исследователи из Медицинского института Говарда Хьюза и Калифорнийского технологического университета предложили отслеживать клеточные линии, помечая их «блокнотом со штрихкодом». Метка представляет собой структуру из десяти пар азотистых оснований (шпилек), к каждому из которых прикреплена последовательность, служащая «штрихкодом». Также в ДНК клетки-прародителя вводятся гены эндонуклеазы Cas9 и направляющей ее гидовой РНК (гРНК), которая экспрессируется с флуоресцентным белком.

В ходе пролиферации Cas9 постепенно и произвольным образом вызывает коллапс отдельных шпилек («вырывает листы из блокнота») в каждой из дочерних клеточных линий. При этом «штрихкоды» остаются нетронутыми. Это приводит к появлению уникальных наборов «блокнотов», визуализировать которые можно методом флуоресцентной гибридизации одиночных молекул РНК (smFISH). Метод позволяет определять место клеток на «генеалогическом древе» и всю историю пролиферации in situ — без перемещения в специальную среду.

Вся технология получила название MEMOIR (от англ. Memory by Engineered Mutagenesis with Optical In situ Readout — «запоминание путем направленного мутагенеза с оптическим считыванием in situ»). По мнению авторов, она может найти применение в различных направлениях исследований. Так, MEMOIR облегчает мониторинг динамики экспрессии генов и наблюдение за сложным разрастанием тканей в условиях низкой оптической доступности (опухоли). Мощность технологии планируется увеличить за счет дизайна «штрихкодов».