Биологи секвенировали РНК более 65 тысяч клеток плоского червя Schmidtea mediterranea, известного своей способностью к регенерации. Это позволило им создать атлас работы генов, опубликованный в открытом доступе. В числе прочего учёные обнаружили редкие и ранее неизвестные типы клеток.
О достижении рассказывает научная статья, опубликованная в журнале Science командой во главе с Питером Реддиеном (Peter Reddien) из Массачусетского технологического института.
Мы живём в эпоху массовой расшифровки ДНК. Огромное количество геномов самых разных живых организмов уже прочитано и выложено в открытый доступ. Но геном – это ещё не всё.
Как известно, каждая клетка организма содержит одну и ту же ДНК. Однако клетки очень разнообразны по строению и функциям: они бывают мышечными, нервными, покровными и так далее. Это оттого, что в клетках разного типа работают (как говорят специалисты, экспрессируются) разные гены.
Выяснить, какие именно гены задействованы в той или иной клетке, можно, расшифровав её РНК. Ведь, по сути, ДНК – только инструкция к синтезу последней. Технологии, позволяющие анализировать РНК в каждой клетке по отдельности (так называемая транскриптомика одиночных клеток) совсем недавно стали относительно дешёвыми. Это и открыло дорогу "картографам" организмов.
Интерес биологов именно к виду S. mediterranea вызван не только способностью червей к регенерации, в которой активно участвуют стволовые клетки. Дело ещё и в том, что такой примитивный организм гораздо легче исследовать, чем, скажем, лабораторную мышь. А поскольку между всеми животными много общего (в конце концов, они произошли от общего предка), выявленные факты и закономерности могут оказаться верными не только для червей, но и для мышей, коров, людей и вообще кого угодно.
"Одним из важных аспектов нашего атласа транскриптома является его полезность для научного сообщества, – говорит Реддиен в пресс-релизе. – Поскольку многие типы клеток, присутствующие в планариях, давно возникли в [процессе] эволюции, подобные клетки существуют сегодня в различных организмах по всей планете. Это означает, что эти типы клеток и активные в них гены могут быть изучены с использованием этого ресурса".
Конечно, нельзя сказать заранее, какие именно "инженерные решения" в организме червя окажутся общими с другими животными. Но проверить наличие у той же лабораторной мыши уже известного биологического механизма гораздо легче, чем пытаться понять работу её организма "с нуля". Так, механизмы работы памяти (в том числе и человеческой) когда-то открыли благодаря изучению моллюска, известного как морской заяц.
"Планарии относительно просты, поэтому теоретически мы могли бы охватить [изучением] все типы клеток, но у них всё же достаточно много клеток, включая типы, о которых мы мало знаем или даже ничего не знаем", – объясняет Реддиен.
В общей сложности авторы проанализировали 66783 клетки, взятые из пяти разных областей тела животного. Для сравнения: всего у взрослого червя от 0,5 до 1 миллиона клеток. Тем не менее, учёным удалось охватить исследованием клетки настолько редких типов, что, по оценкам, таких клеток порядка десяти на весь организм. Были среди них и типы, никогда ранее не обнаруженные в планариях.
"Мы идентифицировали много [типов] клеток, которые широко присутствовали на всём протяжении [тела] животного, но ранее не были обнаружены. Этот удивительный вывод подчёркивает большую ценность этого подхода при идентификации новых [типов] клеток. Метод может быть широко применён ко многим недостаточно изученным организмам", – говорит первый автор исследования Кристофер Финчер (Christopher Fincher), также из Массачусетского технологического института.
Авторы не только создали атлас и опубликовали его в открытом доступе. Они произвели предварительный анализ полученных данных. Например, учёные выявили много клеток, находящихся на различных этапах перехода от стволовой клетки к обычной.
В дальнейшем команда с помощью своего атласа планирует понять, какие именно гены "подсказывают" червю, как ему регенерировать повреждённую ткань или орган.
Напомним, что "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали о подобной карте, впервые созданной для эмбриона млекопитающего. Также мы рассказывали об атласе микроРНК и проекте чтения "иммунной летописи" человека.
