[МУЗЫКА] [МУЗЫКА]
[МУЗЫКА] А теперь давайте поговорим
про одну очень часто встречающуюся проблему: маркирование клеток.
Можно ли все клетки в организме сделать для нас отличающимися друг от друга?
Можно ли проследить, как из одной клетки происходит другая?
Как вы помните, мы все когда-то были одной клеткой — зиготой,
а когда мы вырастаем, у нас уже 10¹³ клеток.
Это очень много.
А можно ли эти клетки каким-то образом пометить,
чтобы потом отличать друг от друга и чтобы знать, например,
что клетки крови родственны клеткам, ну например, мышц?
Можно ли вообще показать родство клеток?
Ну, родство...
Генотип-то один.
Ну, родство — из чего...
из какой закладки они произошли.
Из одной ли линии клеток они произошли?
Ну, эмбриональных клеток.
Вы, конечно, помните замечательный пример,
который приводил Нариман Рашитович про Brainbow.
Rainbow — это радуга, а Brainbow — это с помощью сложной техники
удалось пометить разными цветами нейроны в мозге мыши.
Очень красиво, но сложно.
С помощью системы CRISPR/Cas и метода, который был назван Гештальт,
можно пометить ДНК клеток, в данном случае данио-рерио.
Ну, для начала давайте все-таки разберемся,
каким способом мы собираемся искать родство между разными линиями клеток.
Как вообще ищут родство между разными организмами?
Мы считаем, что когда-то был последний всеобщий предок у всего живого на земле.
Его звали LUCA или Last Universal Common Ancestor.
Итак, у этого Люки была последовательность рибосомной РНК,
ну, и какие-то другие последовательности.
Рибосомная РНК — это очень важная последовательность.
Она необходима для синтеза белков,
поэтому все живое на земле содержит рибосомную РНК.
При этом при делении клеток с какой-то вероятностью происходят мутации в ДНК,
которые могут накапливаться.
Чем ближе был общий предок, тем меньше будет разница.
И между нами и бактериями разница очень большая,
потому что у нас общий предок был очень давно.
Что можно сделать?
Мы берем все последовательности рибосомной РНК у ныне живущих организмов,
выравниваем друг относительно друга,
чтобы одни и те же азотистые основания были как бы друг напротив друга.
И получаем, что они, вообще говоря, похожи, последовательности.
Но есть и отличия.
Когда у нас есть очень мало отличий или вообще нет отличий, значит,
организмы очень близки эволюционно, и общий предок был недавно.
Когда отличий больше, общий предок был давно.
Когда отличий очень много, ну, значит, общий предок был очень давно.
Точно так же мы можем пометить если не все,
то довольно большую часть клеток организма с помощью системы CRISPR/Cas.
Каким образом?
Давайте в клетку введем трансген и не простой трансген,
а последовательность из десяти сайтов, которую может порезать белок Cas9.
При этом пусть первый сайт будет полностью гомологичен химеро-направляющей РНК,
а остальные будут иметь какие-то негомологичные замены для того,
чтобы использовать неспецифическую активность белка Cas9,
чтобы он мог резать с меньшей эффективностью эти сайты.
Предположим, мы ввели такую последовательность, назовем ее бар-кодом.
Помните, в магазине бар-коды, которые позволяют определить...
идентифицировать разные продукты, например.
Точно так же эта последовательность будет таким бар-кодом.
Это та последовательность, которой мы замаркировали первую клетку.
После того, как клетка делится, и в ней работает белок Cas9 с химеро-направляющей
РНК, может происходить мутация этого бар-кода.
Например, одного из сайтов.
Там образуется делеция или инсерция нуклеотидов.
Потом клетка продолжает делиться, но белок Cas9 продолжает работать.
И мы можем получить, что вот этот бар-код, он постоянно изменяется.
То есть у нас постоянно происходят мутации: инсерции, делеции,
и в итоге мы можем сказать, что если отличия вот в таком бар-коде,
последовательности бар-кода маленькие, наверное, эта клетка и другая клетка из
другого органа — родственные, у них был недавно общий предок.
Если же накопилось очень много различий — ну, значит, общий предок,
в данном случае общая клетка или общая группа клеток, были давно.
Что это позволяет сделать?
Это позволяет определить родство между разными клетками: между
клетками крови и клетками мышц, между клетками, может быть, кожи.
Например, на данио-рерио с помощью такой системы было показано,
что больше 50% клеток каждого органа имеют менее семи аллелей.
Ну за исключением мозга.
То есть это означает, что практически целые органы когда-то
были сформированы из очень маленького пула, из очень маленького
количества эмбриональных клеток — ну, может быть, нескольких десятков.
Точно так же мы, модифицируя систему,
можем пометить большую часть или много клеток мыши.
И...
На человеке мы, конечно, делать этого не будем, но в целом исследование модельных
животных может показать нам, каким образом происходит дифференцировка клеток за счет
того, что клетки будут иметь каждая свою индивидуальную метку.