8 миллионов клеток: виртуальный эмбрион в мельчайших деталях

Карта показывает, как клетки взаимодействуют и мигрируют в эмбрионе менее чем через две недели после зачатия, и может помочь исследователям выявить причины врожденных заболеваний. Работа опубликована в журнале Cell.

Карта показывает строение всех основных органов, развивающихся в эмбрионе, — от головного мозга до сердца и спинного мозга. На ней можно увидеть сложные зарождающиеся структуры в нервной трубке, из которой потом разовьется центральная нервная система, видны асимметричные движения клеток, формирующих четыре камеры растущего сердца.

«Здесь запечатлена огромная сложность клеточных структур, которая будет очень важна для исследователей всего мира, изучающих механизмы развития мыши», — говорит Мигель Эстебан, биолог стволовых клеток из биотехнологической компании BGI Cell в Шэньчжэне, Китай.

Чтобы создать «виртуальный эмбрион», генетик из Стэнфордского университета в Калифорнии Сяоцзе Цю и его коллеги построили модель под названием Spateo, которая сшивает вместе разные типы данных. В частности, исследователи показали клеточный транскриптом — весь набор молекул РНК, участвующих в синтезе белков. Исследователи смогли найти и записать профили транскрипции для каждой клетки в пространстве и времени. Точная 3D-реконструкция Spateo показывает сложные структуры всех основных органов эмбриона.

Команда моделировала поведение в общей сложности 7,8 миллиона клеток в эмбрионе мыши на 9,5 и 11,5 день после оплодотворения — в тот момент, когда формируется большинство органов мыши.

«Ученые впервые достигли такой точности визуализации с истинно одноклеточным разрешением для эмбрионов мыши. Spateo можно использовать для создания карт любого вида, в том числе с использованием данных о человеческих эмбрионах и органах», — говорит Эстебан.

«Такой подход станет нормой», поскольку технология, на которую он опирается, становится все дешевле и быстрее в использовании, отмечает ученый.