Гаструляция — это момент, когда определяется план всего тела животного, непосредственно перед тем, как начинают развиваться отдельные органы. Понимание этого момента на самом раннем этапе развития жизненно важно для понимания того, как животные развиваются и как дела идут не так.
Одна из самых больших проблем при изучении гаструляции — очень небольшое количество клеток, составляющих эмбрион на этой стадии.«Если мы хотим лучше понять окружающий нас мир природы, один из фундаментальных вопросов заключается в том, как развиваются животные?» говорит Берти Готтгенс, руководитель исследовательской группы Wellcome Trust — Совета медицинских исследований Кембриджского института стволовых клеток. «Как превратиться из яйца в животное со всеми видами тканей?
Многие вещи, которые идут не так, как врожденные дефекты, вызваны проблемами на раннем этапе развития. Нам нужен атлас нормального развития для сравнения, когда все идет не так ".Сегодня, благодаря достижениям в секвенировании отдельных клеток, команда смогла проанализировать более 1000 отдельных клеток гаструлирующих эмбрионов мыши. Результатом является атлас экспрессии генов на очень раннем, здоровом уровне развития млекопитающих.
«Одноячеечные технологии — это серьезное изменение по сравнению с тем, что мы использовали раньше — теперь мы можем проводить прямые наблюдения, чтобы увидеть, что происходит на самых ранних этапах разработки», — говорит Джон Мариони, руководитель исследовательской группы EMBL-EBI, Wellcome Trust Институт Сэнгера и Кембриджский университет. «Мы можем посмотреть на отдельные клетки и увидеть весь набор генов, которые активны на стадиях развития, к которым до сих пор было очень трудно получить доступ. Когда у нас есть это, мы можем брать клетки из эмбрионов, в которых некоторые генетические факторы отсутствуют. работают должным образом на определенном этапе развития, и сопоставьте их со здоровым атласом, чтобы лучше понять, что может происходить ».Чтобы проиллюстрировать полезность атласа, команда изучила, что произошло, когда генетический фактор, необходимый для образования клеток крови, был удален.
«Это было совсем не то, чего мы ожидали. Мы обнаружили, что клетки, которые в здоровых эмбрионах готовы стать клетками крови, на самом деле запутались в эмбрионах, не имеющих ключевого гена, и фактически застряли», — говорит Джон. «Что в этом такого захватывающего, так это то, что он демонстрирует, как теперь мы можем взглянуть на очень небольшое количество ячеек, которые фактически принимают решение в точный момент времени, когда принимается решение.
Это дает нам совершенно иную точку зрения на развитие. . ""Что действительно захватывает меня, так это то, что мы можем смотреть на вещи, которые, как мы знаем, важны, но никогда не могли видеть раньше — возможно, как люди чувствовали себя, когда впервые взяли в руки микроскоп, внезапно увидев миры, которые они никогда не думал об этом », — говорит Берти. «Это только начало того, как геномика отдельных клеток изменит наше понимание раннего развития».