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Science:新型“基因条码”技术揭示了细胞系的详细信息

摘要 : 华盛顿大学一项新的研究披露,通过用基因编辑工具CRISPR来创建独特的基因“条形码”,人们有可能对活体生物内的细胞系进行追踪。

 华盛顿大学一项新的研究披露,通过用基因编辑工具CRISPR来创建独特的基因“条形码”,人们有可能对活体生物内的细胞系进行追踪。尽管存在着数种不同的追踪细胞系的方法,但它们中的每一种方法都有局限性。例如,人们可用染料来追踪子细胞的产生,但染料无法为后代细胞间的关系提供线索。Aaron McKenna和同事在此开发出了一种被称作GESTALT的方法,它被用于细胞系追踪的合成目标阵列的基因组编辑,这种方法将突变的独特模式引入一个基因组条形码中。在子细胞内的突变条形码的DNA序列接着被用来重建细胞系关系。McKenna等人在细胞培养及活斑马鱼中展示了这种技术的功效。在斑马鱼的胚胎期引入条形码并在其成年期对不同组织进行分析,研究人员发现只有若干胚胎祖细胞产生了组成成年器官的大部分细胞。例如,在4个月大的斑马鱼体内只观察到在1138个基因变异体中有5个发育成了98%以上的血细胞。作者们指出,这一新的技术可用做未来分析追踪正常发育中的更复杂的多细胞过程,它也可用于识别肿瘤的细胞起源和转移。这一发展可加速我们对细胞过程的了解。

原文链接:

Whole organism lineage tracing by combinatorial and cumulative genome editing

原文摘要:

Multicellular systems develop from single cells through distinct lineages. However, current lineage tracing approaches scale poorly to whole, complex organisms. Here, we use genome editing to progressively introduce and accumulate diverse mutations in a DNA barcode over multiple rounds of cell division. The barcode, an array of CRISPR/Cas9 target sites, marks cells and enables the elucidation of lineage relationships via the patterns of mutations shared between cells. In cell culture and zebrafish, we show that rates and patterns of editing are tunable and that thousands of lineage-informative barcode alleles can be generated. By sampling hundreds of thousands of cells from individual zebrafish, we find that most cells in adult organs derive from relatively few embryonic progenitors. In future analyses, genome editing of synthetic target arrays for lineage tracing (GESTALT) can be used to generate large-scale maps of cell lineage in multicellular systems for normal development and disease.

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