“نقشه راه” مسیرهای رشد جنین را دنبال می کند

دانشمندان تغییرات مولکولی کلیدی را ترسیم کرده‌اند که نحوه تمایز سلول‌های جنینی موش را به انواع سلول‌های مختلف که در نهایت تمام بافت‌ها و اندام‌های مختلف حیوان بالغ را تشکیل می‌دهند، تنظیم می‌کنند.

جی شندور، استاد علوم ژنوم، گفت: این “نقشه راه” از جنین زایی موش به محققان کمک می کند تا برنامه های مولکولی را درک کنند که چگونه انواع سلول های تخصصی مختلف از سلول های کمتر تمایز یافته به هنگام رشد و نمو جنین به وجود می آیند، نه تنها برای موش ها، بلکه برای انسان ها نیز. در دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن، مدیر علمی موسسه براتمن باتی برای پزشکی دقیق و محقق موسسه پزشکی هاوارد هیوز.

شندور خاطرنشان کرد: ما زندگی را به عنوان یک زیگوت تک سلولی آغاز می کنیم و آن سلول، تنها در چند هفته یا چند ماه، به صدها نوع سلول تقسیم و تمایز می یابد. “بنابراین، سوال این است: چگونه این اتفاق می افتد؟ سلول ها چه مسیرهایی را طی می کنند؟ ژن هایی که این تصمیم ها را شکل می دهند کدامند؟”

محققان یافته های خود را امروز در مجله گزارش کردند ژنتیک طبیعت چنگ شیانگ کیو، زیست شناس محاسباتی و دانشجوی دکترا در آزمایشگاه شندور، نویسنده اصلی مقاله بود.

برای ترسیم این فرآیند، Shendure و همکارانش از داده‌های در دسترس عموم جمع‌آوری‌شده از مطالعات موش استفاده کردند که از تکنیکی به نام توالی‌یابی RNA تک سلولی (scRNA-seq) استفاده می‌کرد.

این تکنیک به دانشمندان اجازه می دهد تا سطوح مولکول های مختلف RNA پیام رسان را در سلول های جداگانه شناسایی و کمیت کنند. از آنجایی که این mRNA از ژن‌های فعال شده کپی می‌شود، حضور آن‌ها در یک سلول نشان می‌دهد که کدام ژن در یک زمان معین فعال هستند.

برای تکمیل این داده‌ها، محققان همچنین از داده‌های scRNA-seq که از حدود 150000 هسته سلولی جنینی موش نمونه‌برداری شده بودند، هر دو ساعت در یک دوره حساس 24 ساعته که از روز هشتم رشد جنین موش شروع می‌شد، استفاده کردند.

کیو این داده ها را ترکیب کرد، و پس از تنظیم آنها برای توضیح تفاوت در تکنیک های مورد استفاده توسط محققان مختلف، وضعیت سلول های جنینی را در 19 مرحله شناسایی کرد که از روز 3.5 در رشد جنین موش تا روز 13.5 را شامل می شود، زمانی که اکثر سلول های جنینی کلیدی بودند. ساختارها ظاهر شده اند. در موش ها، بارداری، از یک زیگوت تک سلولی تا یک توله زنده متولد شده، تنها 21 روز طول می کشد.

نقشه به دست آمده، تغییرات در فعالیت ژن را با رشد و تمایز سلول‌ها به انواع مختلف سلولی نشان می‌دهد. به گفته کیو، فعالیت ژن‌ها برای پروتئین‌های تنظیم‌کننده کلیدی، به نام فاکتورهای رونویسی، که رشد، توسعه و عملکرد سلول را هماهنگ می‌کنند، مورد توجه خاص قرار می‌گیرد.

کیو می‌گوید: «همانطور که جنین‌زایی پیش می‌رود، سلول‌ها به انواع سلول‌های مختلف مانند شاخه‌های یک درخت منشعب می‌شوند. فاکتورهای رونویسی که در این نقاط انشعاب فعال هستند، معمولاً برای یک نوع سلول جدید خاص هستند. از سوی دیگر، برخی از فاکتورهای رونویسی در بسیاری از انواع سلول های مختلف فعال به نظر می رسند، که نشان می دهد آنها نقش کلی تری در تنظیم رشد و عملکرد سلول دارند.

محققان امیدوارند که داده‌های scRNA-seq را از نقاط بیشتر و بیشتر در رشد جنینی به دست آورند تا تغییرات بیان ژن را با جزئیات بیشتری ثبت کنند. این تیم امیدوار است که نقشه جدید، به نام TOME (مسیر جنین زایی پستانداران)، به عنوان منبعی برای محققانی که بر روی بسیاری از جنبه های رشد جنین کار می کنند، باشد.