Ученые из Института Бабраама, EMBL-EBI и Института стволовых клеток Wellcome Trust-Medical Research Council изучили генетику стволовых клеток эмбрионов на самых ранних стадиях развития. Обычно клетки одного типа имеют совпадающие образцы активности генов — многие из одних и тех же генов выключены или включены во всех клетках. Это последнее исследование, опубликованное в журнале Cell Reports, показывает, что когда клетки начинают специализироваться на разных типах клеток, их генная активность становится более «шумной» — каждая клетка начинает включать или выключать разные группы генов.Результаты, в которых основное внимание уделяется двум вариантам в начале формирования эмбриона, показывают, что, когда клетки принимают решение о том, кем им стать, активность генов в разных клетках меняется в большей степени — одни и те же гены могут быть включены. в одних камерах и выключено в других.
Случайно из-за этого шума некоторые клетки с большей вероятностью станут клетками одного типа, в то время как другие начнут отдавать предпочтение альтернативе.Соавторами статьи были Хишам Мохаммед, Ирен Эрнандо-Эрраез и Аврора Савино. Доктор Мохаммед из Института Бабраама сказал: «Наш анализ показывает, что повышенный уровень транскрипционного шума в двух ключевых точках раннего развития совпадает с решениями клеточной судьбы. Напротив, после этих решений клетки становятся высоко синхронизированными и быстро растут.
Наше исследование систематически отображает транскрипционный шум. и раскрывает новые процессы, связанные с ранними решениями о происхождении ».Этот процесс превращения похожих ячеек в разные называется нарушением симметрии.
Это исследование знаменует собой первый случай, когда метод, называемый секвенированием одной клетки, был использован для изучения отдельных клеток эмбрионов мыши на ранних стадиях развития. Предыдущие исследования изучали только группы ячеек, поэтому было невозможно исследовать различия между ячейками во время нарушения симметрии.Соавтор исследования профессор Дженнифер Николс из Института стволовых клеток Wellcome Trust-Medical Research Council сказала: «Наши данные позволяют нам изучать активность генов в отдельных клетках с беспрецедентным уровнем точности.
Эта деталь позволила нам наблюдать существенные различия между клетки. Регулирование шумной активности генов во время развития может быть ключевой частью того, как клетки принимают решения о своем будущем. В будущем мы надеемся обнаружить, как этот процесс контролируется, чтобы лучше понять, как шум влияет на раннее развитие ».
Как сказал ведущий специалист по вычислительной технике, доктор Джон Мариони из EMBL-EBI: «Осмысление данных, полученных в подобных исследованиях, возможно только благодаря постоянным достижениям в области вычислительной биологии. Собирается более 10 000 единиц данных. Что касается каждой отдельной ячейки, современные компьютеры необходимы для достижения уровня чувствительности, необходимого для этого типа исследований ».