Wetenschappers van het Wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute hebben geavanceerde technologie gebruikt om meer dan 20, 000 individuele cellen om de eerste 'celkaart' te produceren die alle belangrijke celtypen beschrijft die aanwezig zijn in het vroege stadium van de ontwikkeling van zoogdierembryo's. De onderzoekers gebruikten de kaart om een ​​belangrijk nieuw pad te identificeren dat betrokken is bij de ontwikkeling van bloedcellen en zeggen dat de kaart nieuwe wegen zou kunnen openen voor de ontwikkeling van medicijnen en medicijnen.

Het nieuwe onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Natuur celbiologie , gebruikte baanbrekende eencellige technologie om de genetische activiteit te bestuderen van meer dan 20, 000 individuele cellen aanwezig in het muizenembryo in een vroeg ontwikkelingsstadium wanneer belangrijke organen zoals het hart en de hersenen zich vormen.

De patronen van genetische activiteit in het zich ontwikkelende embryo werden vastgelegd in de nieuwe 'celkaart' die wetenschappers zal helpen begrijpen hoe cellen groeien en alle verschillende gespecialiseerde functies verwerven die nodig zijn om het lichaam te laten functioneren.

Het team demonstreerde het nut van hun platform door een nieuwe route te identificeren die betrokken is bij de vroege ontwikkeling van bloedcellen. Bloedcellen rijpen in het embryo samen met andere weefsels zoals het hart, spieren, aderen en slagaders, er zijn echter nog grote kennislacunes op deze gebieden.

Professor Bertie Göttgens, van het Wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute en het Cambridge Institute for Medical Research aan de Universiteit van Cambridge, zei:"Op zoek naar bekende bloedcelmarkers op onze 'celkaart' konden we de leukotrieenbiosyntheseroute identificeren als een nieuwe regulator van vroege bloedontwikkeling."

"De beschikbaarheid van geschikte bloeddonorcellen is een beperkende factor voor veel patiënten die beenmergtransplantatie of gespecialiseerde bloedtransfusies nodig hebben. De identificatie van nieuwe wegen die de normale ontwikkeling van bloedcellen stimuleren, kan ons vermogen om bloedcellen voor deze patiënten in de laboratorium."

De celkaartgegevens bieden ook nieuwe mogelijkheden voor de ontwikkeling van geneesmiddelen. "Als we weten welke genen actief zijn in belangrijke ontwikkelingsstadia, kunnen we medicijnen ontwikkelen om de belangrijke routes aan te pakken en de celfunctie te veranderen bij ziekten zoals aangeboren hartafwijkingen, een van de meest voorkomende ziekten die een operatie vereisen bij pasgeboren baby's, " zei studie auteur Dr. John Marioni, van het Cancer Research UK Cambridge Institute, het EMBL – European Bioinformatics Institute en het Wellcome Trust Sanger Institute.

"We stellen deze uitgebreide eencellige kaart beschikbaar voor alle onderzoekers en hopen dat deze kan worden gebruikt om voorheen niet-herkende routes te onthullen die bijdragen aan de ontwikkeling van zoogdieren, of dat nu long is, brein, lever of enig ander lichaamsweefsel."

Dr. Mariana Delfino-Machin, MRC Programmamanager Kanker, zei:"Een grote uitdaging in de celbiologie is het samenstellen van de precieze stappen die nodig zijn om een ​​cel zijn identiteit te geven. Tot nu toe, experimentele methoden misten de precisie die nodig is om de verschillen tussen cellen waar te nemen die verklaren hoe ze verschillende identiteiten ontwikkelen, en hoe deze verschillen ziekte kunnen veroorzaken. De karakterisering van 20, 000 individuele cellen in een muizenembryo na implantatie is een indrukwekkende prestatie, die een uitgebreid overzicht geeft van de processen om cellen in dat stadium naar hun individuele identiteit te leiden."

Dr. Andrew Chisholm, Hoofd Cellulaire en Ontwikkelingswetenschappen bij Wellcome, zei:"Dit is een uitgebreide en diepgaande karakterisering van celtypen die aanwezig zijn in het muizenembryo in dit kritieke ontwikkelingsstadium, het creëren van een rijke bron voor de gemeenschap. De studie illustreert de kracht van op één cel gebaseerde technieken om de ontwikkeling van organen zoals het hart en de hersenen te begrijpen. Het zou onderzoekers ook kunnen helpen bij het verbeteren van methoden voor het creëren van volwassen, gespecialiseerde cellen van stamcellen."