«До недавнего времени у нас не было технологий, чтобы так пристально смотреть на клетки», — сказал Шенг Чжун, профессор биоинженерии из инженерной школы Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс, руководивший исследованием. «Используя одноклеточное РНК-секвенирование, мы смогли измерить каждый ген в геноме мыши на нескольких стадиях развития, чтобы найти различия в экспрессии генов на точных стадиях».Результаты показывают клеточную активность, которая может дать представление о том, где нарушаются нормальные процессы развития, что приводит к ранним выкидышам и врожденным дефектам.
Исследователи обнаружили, что несколько генов явно передают друг другу сигналы на двух- и четырехклеточной стадии, что происходит в течение нескольких дней после оплодотворения яйцеклетки спермой и до того, как эмбрион имплантируется в матку. Среди идентифицированных генов есть несколько генов, принадлежащих к пути передачи сигналов WNT, хорошо известных своей ролью в межклеточной коммуникации.До сих пор преобладала точка зрения, что эмбрионы млекопитающих начинают дифференцироваться в типы клеток после того, как они размножаются в достаточно большое количество, чтобы сформировать подгруппы. По словам соавторов Fernando Biase и Xiaoyi Cao, когда принимается решение о первой клеточной судьбе, остается открытым вопросом.
Первая важная задача эмбриона — решить, какие клетки начнут формировать плод, а какие — плаценту.Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения (DP2OD007417) и Фондом Марша Даймса.В исследованиях Чжуна в области системной или сетевой биологии используются принципы инженерии, чтобы понять, как функционируют биологические системы.
Например, они разработали аналитические методы для прогнозирования личных фенотипов, которые относятся к физическому описанию человека, начиная от цвета глаз и волос до состояния здоровья и характера, с использованием личного генома и эпигенома человека. Эпигеном относится к химическим соединениям в ДНК, которые регулируют экспрессию генов и варьируются от человека к человеку.
Прогнозирование фенотипов с помощью генома и эпигенома — это новая область исследований в области персонализированной медицины, которая, по мнению ученых, может предоставить новые способы прогнозирования и лечения генетических нарушений.