Sử dụng mã vạch để theo dõi sự phát triển của tế bào

Các loại tế bào khác nhau trong máu đã phát triển như thế nào? Các nhà khoa học đã theo đuổi câu hỏi này trong một thời gian dài. Theo mô hình cổ điển, con đường phát triển rẽ ra nhiều hướng giống như các cành trên một cây. Thân cây bao gồm các tế bào gốc và các cành được tạo thành từ các loại tế bào tiền thân khác nhau từ đó phân nhiều loại tế bào riêng biệt.

Kế đó, càng ra xa thân cây, sẽ tạo nên những tế bào máu chuyên biệt ví dụ như hồng cầu, tiểu cầu và các loại bạch cầu khác nhau (một phần của hệ thống miễn dịch). Tuy nhiên, trong những năm gần đây, sự nghi ngờ về tính chính xác của mô hình này đã nảy sinh.

Hans-Reimer Rodewald, một nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Ung thư CHLB Đức (Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ) ở Heidelberg, và các đồng nghiệp của ông muốn thu thập tất cả các sự kiện trong quá trình hình thành tế bào máu thay vì chỉ chụp ảnh nhanh. Với sự hợp tác chặt chẽ của nhóm nghiên cứu do nhà sinh vật học Thomas Höfer dẫn đầu, các nhà khoa học đã phát triển một công nghệ mới cho phép họ theo dõi chính xác sự phát triển của từng tế bào. Bằng cách họ đánh dấu các tế bào gốc với một loại mã vạch di truyền để có thể xác định thế hệ sau của chúng rõ ràng.

“Các mã vạch di truyền đã được phát triển và áp dụng trước đây, nhưng chúng dựa trên các phương pháp có thể làm thay đổi tính chất của tế bào. Các mã vạch của chúng tôi rất khác với trước đây: chúng có thể cảm ứng mô – cụ thể và trực tiếp trong bộ gen của chuột – mà không ảnh hưởng đến sự phát triển sinh lý của động vật. Cơ sở của công nghệ mới là hệ thống Cre / loxP được sử dụng để sắp xếp lại hoặc loại bỏ các phân đoạn ADN được đánh dấu”, Rodewald nói

Weike Pei và Thorsten Feyerabend trong nhóm nghiên cứu của Rodewald đã nuôi những con chuột có bộ gen trình diện các phần tử cơ bản của mã vạch. Tại điểm được chọn để đánh dấu, nơi không có gen được mã hoá, nó chứa 9 đoạn ADN nhỏ từ cây Arabidopsis thaliana. Các đoạn này chèn vào các khoảng trống giữa mười vị trí cắt gen gọi là các vị trí IoxP. Bằng cách sử dụng một tác nhân dược lý, một cây kéo phân tử cắt tại vị trí đó gọi là “Cre” có thể được kích hoạt trong các tế bào gốc tạo máu của động vật. Sau đó các mã di truyền được sắp xếp lại một cách ngẫu nhiên hoặc cắt bỏ. Höfer cho biết: “Mã vạch di truyền DNA ngẫu nhiên này có thể tạo ra tới hơn 1.8 triệu mã vạch di truyền và chúng tôi có thể dùng một mã vạch một lần trong một thí nghiệm.

Rodewald nói: “Những con chuột sau đó tiếp tục phần còn lại của công việc. Khi các tế bào gốc tạo máu được đánh dấu riêng biệt phân chia và trưởng thành, các mã vạch sẽ được giữ lại. Phối hợp với Trung tâm Y học phân tử Max Delbrück, các nhà nghiên cứu đã thực hiện phân tích mã vạch một cách toàn diện để theo dõi từng tế bào máu trở lại tế bào gốc mà nó bắt nguồn.

Các phân tích này cho thấy hai nhánh phát triển lớn bắt đầu từ các tế bào gốc tạo máu của chuột: Ở nhánh thứ nhất, các tế bào T và các tế bào B của hệ miễn dịch phát triển; trong khi ở nhánh còn lại các tế bào hồng cầu cũng như các loại bạch cầu khác nhau như bạch cầu hạt và bạch cầu đơn nhân. Tất cả các loại tế bào này có thể phát sinh từ một tế bào gốc. Rodewald nhấn mạnh: “Các phát hiện của chúng tôi cho thấy mô hình cổ điển của một cây phát triển có tính phân cấp bắt đầu từ các tế bào gốc đa nhân thực sự đúng trong sự tạo máu.

Hệ thống được phát triển bởi các nhà nghiên cứu Heidelberg cũng có thể được sử dụng cho các mục đích khác ngoài việc nghiên cứu sự phát triển của tế bào máu. Chiến lược này về cơ bản có thể được áp dụng trong bất kỳ mô nào. Trong tương lai, nó cũng có thể được sử dụng để thử nghiệm theo dõi nguồn gốc của bệnh bạch cầu và các bệnh ung thư khác.
Hoài Thu
https://medicalxpress.com/news/2017-08-barcodes-cell.html

Facebook Comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *