Zdjęcia Friso Gentsch / DPA / TASS
Metoda “genetycznego kodu kreskowego”, zaproponowany przez гарвардскими cząsteczkowymi biologów, pozwala prześledzić historię dosłownie każdej komórki ludzkiego organizmu
Wewnętrzna integralność i ostrą świadomość własnego “ja” przeszkadzają współczesnemu człowiekowi, jak powinien się czuć fakt, że nie więcej niż zlepek poszczególnych komórek liczbą około trzydziestu trylionów. Tymczasem sytuacja jest dokładnie tak. Cała złożoność ludzkiego organizmu — wynik konsekwentnego podziału tych komórek i ich kolejnych migracji. Wiele elementów tego, co nazywa się “losem”, — od słuchu, zdolności matematycznych i siły fizycznej do prawdopodobieństwa zachorowania na grypę przyszłego jesienią — zależy od historii podziałów poszczególnych komórek ciała. I dlatego technologia opracowana przez biologów z Harvardu, ma wszelkie szanse na to, aby zrewolucjonizować biologię i medycynę. Pozwala ona ani dużo ani mało prześledzić historię i rodowód każdej komórki ludzkiego (i nie tylko) organizmu.
Podobne zadanie wcześniej miała rozwiązanie tylko w przypadku najprostszych organizmów wielokomórkowych. U zwierzaka эмбриологов, okrągłego robaka C. elegans, całkowita liczba komórek nieco więcej tysięcy (z czego nieco ponad trzysta stanowią układ nerwowy). Ma sposobu, aby począć zwierząt trudniejsze — np. myszy, nie mówiąc już o człowieku — po prostu nie istniał. Jego opracowanie wymagało niemałej pomysłowości.
Ogólnie, prześledzić pochodzenie każdej komórki ciała od оплодотворенного jaja nie jest takie trudne. Rzecz w tym, że w ciągu życia komórka gromadzi mutacji w swoich genach, a te mutacje dziedziczone przez wszystkie komórki-potomków, z których każda, z kolei, przyczynia się do мутационный proces. Aby przywrócić rodowód, wystarczy tylko w pełni rozszyfrować genom każdej komórki i śledzić typu mutacji. Niestety, do takiej pracy potrzeba, według najbardziej optymistycznych szacunków, od tysięcy lat.
Wszystko było by o wiele szybciej i wygodniej, gdyby mutacji nie były rozproszone po całym genomie, a odkładają się w jednym, specjalnie przeznaczonym do tego niewielkiej jego części. Ponadto, dobrze byłoby, aby pojawiły się tam częściej i w miarę możliwości regularnie. Te zadania i postanowiła zespół biologów molekularnych, na czele z profesorem Jerzym Черчем.
Naukowcy nazwali swoją metodę “genetycznym kodem kreskowym”. Jest on oparty na tej samej technologii CRISPR, która już znalazła wiele rewolucyjnych zastosowań w biomedycynie. W genom myszy (badacze zaczynali właśnie od gryzoni) został wstawiony ten sam “kod kreskowy”. W rzeczywistości jest to genetyczna sekwencja, kodowania szczególną RNA. Autorzy nazwali ją home-guiding, czyli “gospodarz domu”. Za każdym razem, gdy w komórce pojawia się białko cas9 (składnik systemu CRISPR), sekwencja ta zmusza go wyciąć samą siebie, co prowadzi do powstawania mutacji. Oczywiście, w różnych komórkach mutacji różne. Po tym naukowcom pozostaje tylko spojrzeć na wszystkie nurtujące ich “kody kreskowe” i na rysunku mutacji w nich odzyskać historię o tym, jak z jednej komórki powstawały tkanki, organy i ich poszczególnych części.
Aby zaprezentować możliwości nowej metody, naukowcy dali odpowiedź na pytanie, które nurtowało od dawna эмбриологов. Mózg ssaków dzieli się na prawą i lewą połowę, a także na przednią i tylną część. Jaki podział występuje podczas rozwoju organizmu wcześniej? Porównując komórkowe “kody kreskowe”, naukowcy bez wątpienia odpowiedział: najpierw przyszły mózg jest podzielony na przedniej i tylnej części, a następnie dzieli się wzdłuż.
Jesteśmy przyzwyczajeni do tego, jak szybko zmieniają życie technologie elektroniczne. Inwazja biomedycznych technologii nie tak wyraźnie, choć cząsteczkowa odcisków palców na naszych oczach zmieniła криминалистику (i, w konsekwencji, świat kryminalistów), a иммунодиагностика i metoda łańcuchowej reakcji polimerazy” pozwalają w ciągu kilku minut postawić diagnozę, który wcześniej domagał się od wielu dni pracy laboratoryjnej. Mamy wszelkie podstawy sądzić, że metoda, opracowana przez biologów Harvard, zajmie równie poczesne miejsce w biologii i medycynie przyszłych dziesięcioleci.