Ученые смогли воссоздать клеточную родословную человека

Одна из величайших загадок биологии заключается в том, как одна клетка может дать начало 37 триллионам клеток, из которых состоит человеческое тело. Исследователи из Йельского университета и клиники имени Майо под руководством Алексея Абызова и Флоры Ваккарино разработали метод воссоздания клеточной родословной человека вплоть до самых ранних стадий развития. Оказалось, что одна из двух клеток после первого деления зиготы является прародителем большинства клеток организма. Научная работа, в которой этот метод опробован на клетках кожи мужчины и женщины, опубликована в журнале Science. Полученные данные могут помочь в лечении наследственных заболеваний.

Для своего исследования ученые взяли фибробласты с разных участков кожи женщины и мужчины, а затем вырастили из них десятки клонов искусственных стволовых клеток. Путем секвенирования выращенных клонов и сравнения их геномов ученые смогли определить, какие мутации содержатся в ДНК клонируемых клеток. Большинство мутаций были уникальны, то есть были обнаружены только в одном клоне. Вероятнее всего, эти мутации возникли в течение жизни этих людей, то есть были ненаследственными.

Однако часть мутаций присутствовала во многих клонах. Эти мутации возникли при дроблении зиготы. Процент клеток, несущих метки той или иной мутации, уменьшается по мере продолжения деления, по сути оставляя ученым след, по которому можно вернуться к самым ранним стадиям клеточного развития. Используя эти метки, можно воссоздать всю клеточную родословную, а также определить родство клеток в организме человека. В данной работе исследователи воссоздали родословную клеток в зародыше вплоть до третьего деления.

Оказалось, что ветви в воссозданных генеалогических древах оказались ассиметричными (разнопредставленными) по количеству клеток в органах каждого человека — одна из двух клеток после первого деления зиготы дает начало 70–90% клеток всего организма. Ученые объясняют это тем, что одна клетка, возникшая после первого деления зиготы, предназначена для формирования организма взрослого человека, а вторая — для создания плаценты. Также исследователи высказали альтернативную гипотезу — асимметричность может быть результатом разной скорости роста клеток, а также разной способности справляться с повреждением ДНК.

«Мы придумали минимально инвазивный способ заглянуть в окно клеточной истории человека», — отметила одна из исследователей, профессор Йельского университета Флора Ваккарино.

Ученые считают, что разработанный метод обладает потенциалом к дальнейшему развитию, но уже сейчас может применяться для воссоздания клеточной родословной на более поздних стадиях развития человека и других живых организмов.