“DNA 打字机”可以记录细胞的历史
世界各地的实验室都在尝试将细胞变成自传,追踪它们从胚胎到成年的发育过程。
来源:科学 | 纽约时报受孕后不久,受精卵分裂成两个。然后每个细胞分裂成四个,如此反复。随着时间的推移,这些细胞谱系逐渐分化,形成人体所有不同的器官和组织,包含多达 36 万亿个细胞。
36 万亿个细胞科学家们希望了解每个细胞随时间的变化轨迹。“这是像我这样的发育生物学家 100 多年来一直梦想的事情,”瑞士巴塞尔大学的 Alex Schier 说。但他们所能做的最好的事情就是拍摄不同阶段的细胞快照。
由于缺乏完整的历史,科学家们仍然需要了解细胞究竟如何产生我们的器官,或者它们如何在生命后期愈合伤口。“我们实际上只了解一些零碎的东西,”苏黎世联邦理工学院的计算生物学家 Tanja Stadler 说。
斯塔德勒博士的实验室和世界各地的其他实验室正在尝试将细胞变成自己的历史学家,正如她和她的同事周一在《自然评论遗传学》杂志上所描述的那样。他们改造的细胞可以将独特的遗传物质片段插入其 DNA。随着细胞分裂,这些遗传片段变成独特的条形码。
《自然评论遗传学》这项技术还允许细胞在经历显著事件时创建遗传记录,例如接收来自其他细胞的信号或制造特定的蛋白质。
希尔博士推测,医生甚至可能有一天将哨兵细胞注入我们的体内,以追踪我们不断变化的健康状况。“我现在感觉有点不舒服——三个月前我感染了吗?七个月前我汞中毒了吗?”希尔博士说。答案可以在哨兵细胞记录的细胞历史中找到。
“我正把所有芯片都投入到这些技术中,”华盛顿大学生物学家、DNA测序先驱杰伊·申杜尔 (Jay Shendure) 说道。“这是我们随时间测量生物学的全新范例。”
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