Учёные восстановили историю происхождения 1,28 млн клеток мышиного эмбриона — от оплодотворённой яйцеклетки до 13,5-го дня развития. Для этого использовали технологию DNA Typewriter, которая записывает последовательность клеточных делений непосредственно в ДНК. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Система работает по принципу печатной машинки: при каждом делении в определённый участок ДНК добавляется новая метка, а прежние записи сохраняются. Клетки с одинаковыми фрагментами последовательности можно связать с общим предком. В отличие от методов, основанных на разрезании ДНК или случайных метках, DNA Typewriter ведёт упорядоченную запись на протяжении длительного времени.
Технологию применили к мышиным эмбрионам: из 100 оплодотворённых яйцеклеток пригодные записи получили у 10 эмбрионов. Самую подробную историю сохранил эмбрион №3 — по его данным построили временную филогению с зиготой в корне, охватившую 1,28 млн клеток с данными об активности генов.
Регистратор позволил различить потомков двух клеток первого деления зиготы: одна линия дала больше потомков во время гаструляции, но обе внесли вклад в разные типы клеток в близких пропорциях. Близкие родственники чаще сохраняли одинаковую специализацию, а среди потомков одной линии встречались клетки разных типов.
Восстановлена и временная последовательность специализации: клетки крови и сетчатки определялись раньше, клетки кожи дольше сохраняли возможность менять направление развития. Такие карты могут помочь понять, как формируются ткани и органы и на каких этапах возникают отклонения, ведущие к врождённым нарушениям, а в перспективе — при изучении опухолевых клеток и клеточной терапии.