«DNA Typewriter» تاریخچه سلول ها را در رشد جنین موش ثبت می کند

توسط دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

دانشمندان موفق به بازسازی شجره خانواده سلول ها در یک جنین موش در حال رشد شدند. آنها روابط سلول ها را ثبت کردند، از زمانی که تخمک بارور شده برای اولین بار به دو نیم شد و پس از شکل گیری بدن و اندام های آن به پایان رسید. این دوره 13.5 روز به طول انجامید. (بارداری کامل در موش 19 تا 21 روز است.)

نتایج مطالعه پنجشنبه، 8 اکتبر 2026، در Science نمایش داده می شود.

دکتر جی شندور، استاد علوم ژنوم در دانشگاه واشنگتن سیاتل و موسسه پزشکی مدیکال سیاتل و دانشگاه واشنگتن سیاتل گفت: "ما علاقه مندیم ردیابی کنیم که چگونه اجداد اولیه سلول ها در یک جنین بر سرنوشت بعدی آنها تأثیر می گذارد. کاوش دودمان سلولی به رمزگشایی رشد طبیعی کمک می کند. چنین تحقیقاتی در نهایت می تواند دانش را در مورد ناهنجاری های مادرزادی، شرایط رشد عصبی، اختلالات ژنتیکی یا سرطان افزایش دهد."

او و دکتر چنگ شیانگ کیو، زیست شناس مولکولی و سیستمی در کالج دارتموث در نیوهمپشایر، از نویسندگان ارشد مقاله علمی هستند.

آخرین نقطه عطف تیم آنها با استفاده از فناوری ردیابی به نام DNA Typewriter که توسط Shendure و Junhong Choi، که در مرکز سرطان اسلون کترینگ است، اختراع شد، به دست آمد.

این تیم یک نوار تازه طراحی شده را در ژنوم تخم موش بارور شده قرار دادند تا به عنوان یک محیط ضبط به DNA موش ضربه بزنند. طراحی مجدد باعث می‌شود که ضبط نوار از سلول‌های جداگانه بازخوانی شود. همانطور که سلول ها تقسیم می شوند و ویژگی های متفاوتی برای ساختن جنین به خود می گیرند، DNA Typewriter در داخل ماده ژنتیکی هر سلول باقی می ماند. مانند نگهبان سیاهه کشتی عمل می کند.

هادونگ کیم، نویسنده اول این مطالعه و دانشمند فوق دکترا در علوم ژنوم در UW Medicine، مرکز زیست شناسی مصنوعی سیاتل و موسسه پزشکی هاوارد هیوز، توضیح داد: «آن را مانند یک ماشین تحریر واقعی در نظر بگیرید، با این تفاوت که به جای کاغذ، روی DNA خود سلول تایپ می کند. "هر بار که یک سلول تقسیم می شود، یک کاراکتر جدید را به خط خالی بعدی می زند - همیشه به ترتیب، هرگز چیزی را که قبلا وجود دارد بازنویسی نمی کند. از آنجا که شخصیت ها همیشه به ترتیب پر می شوند، خود آن دنباله تاریخچه تقسیم سلول را نشان می دهد."

این کدها سپس می توانند در نتاج یک سلول بازیابی شوند. علامت گذاری مشترک DNA تایپ به دانشمندان می گوید که کدام گروه از سلول ها دارای یک سلول جد مشترک هستند.

کیم گفت: "نوشتن رکورد فقط نیمی از مشکل است. شما همچنین باید آن را از هر سلول دوباره بخوانید، بنابراین ما نوار را دوباره طراحی کردیم تا این کار آسان تر شود."

پیچیدگی بدن یک پستاندار، دانشمندانی را که سعی در ردیابی دقیق اصل و نسب تعداد زیاد و انواع سلول ها در یک موش در حال رشد دارند، به چالش کشیده است. چندین دهه پیش، دانشمندان دیگر چنین شاهکاری را در یک کرم گرد کوچک انجام دادند. اما این موجود شفاف ساختار داخلی ساده ای با سلول های نسبتا کمی دارد. تلاش برای ردیابی تبار سلولی جنینی موش با فناوری‌های قدیمی‌تر، داده‌های حیاتی را تولید کرد، اما نمای تکه‌تکه‌تری داشت.

همچنین، به گفته محققان، روش‌های قدیمی‌تری که DNA را برش می‌دهند، می‌توانند اسکار باقی بگذارند. علاوه بر این، آنها بر روی سلول ها خشن تر هستند و اغلب رکوردهای قبلی را پاک می کنند. ظرفیت ضبط آنها به سرعت تمام می شود. از آنجا که آنها علامت ها را بدون ترتیب خاصی قرار می دهند، جدول زمانی باید بعد از آن حدس زده شود.

کیم گفت: «DNA Typewriter از همه اینها اجتناب می کند. بدون قطع کامل DNA می نویسد، ضبط را نسبتا ثابت ادامه می دهد و همه چیز را به ترتیب دقیق می نویسد، بنابراین ما می توانیم دودمان سلولی را با وضوح بسیار بالاتر برای مدت طولانی تری ثبت کنیم.

تیم تحقیقاتی این ضبط را در 100 تخم موش بارور شده انجام دادند و در نهایت 10 جنین را برای بررسی در اختیار داشتند. به گفته دانشمندان، در جنین شماره 3، سیستم ضبط به وضوح روشن بود و غنی ترین تاریخ را جمع آوری کرده بود. آنها تحلیل کامل خود را روی آن متمرکز کردند.

مطالعه آنها به چندین بینش جدید منجر شد. یکی از آنها از یک صید تصادفی بلافاصله پس از دو قسمت شدن تخم بارور شده موش ناشی می شود.

کیم گفت: "ضبط ما یک علامت واضح و دائمی را ثبت کرد که دو سلول اولیه را از هم متمایز می کند، و به ما اجازه می دهد تقریبا هر سلولی را که از جنین نمایه کرده ایم تا یکی یا دیگری ردیابی کنیم." یکی از این دو سلول بنیان‌گذار، نسل‌های بیشتری نسبت به دیگری تولید کرد، اما انواع سلول‌های متنوعی را با نسبت‌های تقریبا مساوی تولید کردند.»

یافته دیگر: با تجزیه و تحلیل ضبط شده، دانشمندان توانستند به دقت مشخص کنند که در طول توسعه، هر نوع سلول ابتدا در مسیر جداگانه خود شکسته شد.

دانشمندان نشان دادند که این درختان خانوادگی رشدی می توانند به آنها کمک کنند تا بفهمند سلول ها چه زمانی شغل خود را انتخاب می کنند. نتایج با یافته‌هایی که در طول دهه‌ها مطالعه جمع‌آوری شده بود، مطابقت داشت، اما در اینجا در یک موش اندازه‌گیری شد.

آنها می‌گویند: «سلول‌های خون و شبکیه نسبتا زود فعال می‌شوند، در حالی که لایه بیرونی پوست تا زمانی که به‌طور قابل‌توجهی دیرتر متلاشی نمی‌شود». "سرنوشت سلول ها به یکباره قفل نشده بود. انواع سلول های مختلف بر اساس برنامه های جداگانه خود در هویت خود قرار گرفتند، برخی زود و برخی دیر."

با نگاهی به مطالعه کلی، کیم گفت: "این نوع ثبت رشد در مقیاس بزرگ به دانشمندان نقشه ای از چگونگی تبدیل شدن یک سلول به یک بدن کامل می دهد - که به توضیح چگونگی شکل گیری صحیح اندام ها، چگونه این فرآیند می تواند در نقایص مادرزادی اشتباه پیش برود و چگونه رشد غیرطبیعی سلول باعث ایجاد سرطان می شود. همانطور که مهندسی سلول های بنیادی پیشرفت می کند، این نوع از سلول های موتور ضبط کننده نیز به ما کمک می کند."

دیگر نویسندگان مشترک اول در این مطالعه، چی یو و سوفی سیدل از دپارتمان علوم ژنوم دانشکده پزشکی UW و مرکز زیست شناسی مصنوعی سیاتل، جایی که Shendure مدیر علمی اصلی است، بودند. شندور همچنین مدیر علمی مؤسسه پزشکی دقیق براتمن باتی UW Medicine و مؤسسه ردیابی نسل سلولی آلن است.

Qi Yu و همکاران، یک ماشین تحریر DNA، تاریخچه دودمان سلولی یک موش، از زیگوت تا اندام زایی اواخر را ثبت می کند، Science (2026). DOI: 10.1126/science.ael0508. www.science.org/doi/10.1126/science.ael0508

ارائه شده توسط دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →