基因條碼能記錄細胞的發育歷程
科技產業資訊室 (iKnow) - 謝威翔 發表於 2018年8月23日
圖、基因條碼能記錄細胞的發育歷程
人體是以單個細胞的形式開始生長，從一個受精卵細胞分裂成兩個、四個、八個，到了新生兒階段約有260億個細胞，想知道這些細胞的發育過程是一大挑戰。發育生物學目前大都是分析發育過程的快照(snapshots)，這種快照的方法必須人為停止發育過程才能知道細胞在每個階段的樣子，如同看電影只看一幀(frame)一樣，
最近哈佛大學Wyss研究所的研究團隊開發了一種新方法，運用不斷增加的基因條碼來記錄發育中的小鼠細胞分裂的過程，從而追蹤每一個細胞族譜，該研究發表於Science期刊上。這個新方法夠重建每個成熟細胞發育的完整歷史，就像播放完整的動態圖像。
這種基因條碼是使用特殊的DNA序列產生的hgRNA（homing guide RNA,）分子，該分子被設計為當CRISPR-Cas9酶存在時，會引導Cas9對自己基因體DNA序列切割。當細胞修復切割時，隨即在hgRNA序列中引入基因突變，隨著時間累積會產生獨特的條碼。研究人員先在「創始小鼠」(founder mice)體內實施hgRNA-Cas9系統，讓其基因體中分散著60種不同的hgRNA序列，接著與會表現Cas9蛋白酶的小鼠交配產生受精卵，其受精後hgRNA序列就會受Cas9切割並突變。
受精卵的每一次分裂中，它的hgRNA都有可能發生變異，每一代細胞除了從母細胞中遺傳的細胞外，所有細胞都獲得了自己獨特的突變，因此我們可以通過比較它們的突變來追踪相關的細胞。這種記錄細胞發育的過程使研究人員解決了長久以來胚胎大腦的發育問題：大腦是先把前端與後端區分，還是先將其左側與右側區分開來？利用hgRNA突變條碼，結果發現中樞神經系統中前後腦的發育較左右兩側更早。
這個方法能重建模式生物完整的細胞族譜，一直追蹤到單細胞階段。雖然其中還有許多工作要完成，但本研究跨出了重要一步，研究團隊正專注於改善他們的讀取技術，如果應用於疾病模型，它可以完全提供如癌症如何出現的新見解。(716字；圖1)
參考資料：
New technique enables creation of a full developmental
lineage record for cells in vivo. Harvard University，2018/8/9
Developmental barcoding of whole mouse via homing CRISPR. Science，2018/8/9
出處：Harvard University
時間：2018/8/9
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
【聲明】
1.科技產業資訊室刊載此文不代表同意其說法或描述，僅為提供更多訊息，也不構成任何投資建議。
2.著作權所有，非經本網站書面授權同意不得將本文以任何形式修改、複製、儲存、傳播或轉載，本中心保留一切法律追訴權利。
|