Ученые из Института медицинских исследований Уолтера и Элизы Холл (WEHI) совершили прорыв в понимании одного из главных биологических процессов — как клетки делятся и превращаются в сложные структуры, из которых состоит наш организм. Они разработали новую технологию LoxCode, которая позволяет отслеживать судьбу каждой клетки на самых ранних этапах развития эмбриона.

Результаты опубликованы в издании Cell.

Представьте: всего из одной клетки — зиготы — формируется целый организм.

Зигота — первая клетка нового организма, которая образуется при слиянии сперматозоида и яйцеклетки. С нее начинается развитие всего тела.

Но как клетки «решают», во что превратиться? Одни становятся кожей, другие — мозгом, кровью или костями. Раньше этот процесс был загадкой, но теперь, благодаря LoxCode, ученые могут проследить, какая клетка дала начало конкретному органу или ткани.

Технология работает как уникальный ДНК-штрихкод. В генетически модифицированных мышах каждая клетка получает свой индивидуальный маркер, который передается всем ее «потомкам». Это как раздать карты в колоде — только вместо карт кусочки ДНК, а вместо игроков — клетки. Так можно увидеть, какие клетки остаются универсальными, а какие уже „выбрали“ свою судьбу — стать, например, частью мозга или кишечника.

Шалин Наик, руководитель исследования, говорит:

Раньше мы не могли так детально разобраться, как формируются ткани. Теперь видим, что уже на стадии нескольких сотен клеток некоторые из них запрограммированы на определенную роль.

Изобретатель технологии Том Вебер сравнивает ее с тестом ДНК для каждой клетки:

LoxCode создает 30 миллиардов уникальных маркеров — это в десятки тысяч раз больше, чем у существующих методов. Теперь мы можем изучать развитие организма с невероятной точностью.

Уже сейчас технологию используют в лабораториях по всему миру. С ее помощью исследуют, как формируется мозг, как ведут себя иммунные клетки, как восстанавливаются ткани после инсульта. В будущем это может помочь понять причины врожденных заболеваний и разработать новые методы лечения.

Практическое применение LoxCode:

• Медицина — выявление ранних причин пороков развития у эмбрионов.
• Регенерация — понимание, как ткани восстанавливаются после повреждений.
• Иммунология — отслеживание работы иммунных клеток в реальном времени.
• Нейробиология — изучение формирования нейронных связей.

Технология может ускорить разработку персонализированных методов лечения, например, при врожденных заболеваниях или после травм.

Хотя LoxCode — мощный инструмент, у него есть ограничения:

• Пока технология работает только на генетически модифицированных мышах.
• Не факт, что все процессы у мышей полностью повторяют человеческие.
• Метод требует сложного анализа данных, что может замедлять исследования.

Ранее ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками.