EMBL Heidelberg ve Padua Tıp Fakültesi Üniversitesi’nden araştırmacılar, embriyodaki her bir hücre için erken embriyo gelişiminin ilk tam tanımını oluşturdular. Bu ‘sanal embriyo‘, bir organizmadaki farklı hücre tiplerinin tek bir yumurta hücresinden nasıl oluştuğunu anlamaya yardımcı olacaktır. Sonuçlar 20 Nisan’da Cell dergisinde yayınlandı.
“Vücuttaki birçok farklı hücre tipi, sadece tek bir hücre olan bir yumurtadan embriyonik gelişim sırasında nasıl üretilir?
Bu biyolojideki en temel sorulardan biri, “diye açıklıyor EMBL Heidelberg’de grup lideri Dr. Pierre Neveu. Neveu, Kendisi ve grubunun Dr. Lars Hufnagel grubuyla işbirliği içinde gerçekleştirdiği araştırmanın ardındaki mantığı bu sözlerle ortaya koyuyor.
Bu soruyu cevaplamak, çok hücreli organizmaların nasıl oluştuğunu anlamak için çok önemlidir ve bu hücre çeşitliliğini tek hücreli, genom çapında ve tüm embriyo seviyesinde yönlendiren gelişimsel mekanizmaları incelemek çok zor bir iştir.
Önceden EMBL Heidelberg’de şimdi ise Padua Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde postdoc ve bu çalışmanın ilk yazarı olan Dr. Hanna Sladitschek “Şimdiye kadar gen ekspresyon programları hakkında kapsamlı bir anlayışa sahip değildik.
sanal embriyo inşa etmek
Bunlar bireysel hücrelere embriyo oluşturmak için gerekli olan farklı hücre tiplerini oluşturma talimatı verir. ” diyor. Alandaki son gelişmelere rağmen, uzay ve zamandaki her bir hücreyi hesaba katan embriyonik gelişimin tam bir temsili şimdiye kadar yapılamamıştır.
EMBL araştırmacıları bu sorunu Akdeniz ve Atlantik Okyanusunda bulunan deniz fıskiyesi (tulumlular (Ascidiacea) sınıfından bir kordalı türü) olarak bilinen bir deniz organizması olan Phallusia mammillata’nın ‘sanal embriyosunu’ inşa ederek çözdüler.
Bu tür bir model organizma olarak seçilmiştir. Çünkü omurgalılarla akrabadır ve her bireyin eşit sayıda hücresi vardır bu da birçok örnekten gözlemlenenleri birleştirmeyi kolaylaştırır.
Bu sanal embriyo, gelişimin ilk aşamalarında her hücre bölünmesinde bir embriyonun her bir hücresinin gen ekspresyonunu ve morfolojisini açıklar bu da tek bir hücreden 64 hücreli aşamaya gelene kadar yaşadığı evrimi gösterir.
İlk yedi hücre bölünmesinden sonra, gelecekteki sinir kordonu, beyin, üreme hücreleri, kan hücresi öncülleri ve kasların kaderi belirlenmiştir. Bu, embriyodaki her bir hücre için erken gelişimin ilk tam tanımını yapar ve hem gen ekspresyonunu (bir hücrenin genetik bilgisinin nasıl ifade edildiği ve göründüğü) hem de uzamsal pozisyonu tanımlar.
Bu kapsamlı atlası oluşturmak için araştırmacılar, yüksek çözünürlüklü tek hücreli transkriptomik (tüm RNA transkriptlerinin kümesi) ve hafif tabaka floresan mikroskopisini birleştirdiler.
“Modelimiz, gen ekspresyonunu analiz ederek tek bir hücrenin yerini ve tarihini bilmenin mümkün olduğunu gösteriyor,” diyor Neveu.
“Buna ek olarak, gen ekspresyonunun düzenlenmesi bir embriyo içinde çok kesin olmakla birlikte, gelişimsel zamanlamadaki farklılıklar bireysel embriyolar arasında gözlenen varyasyonu açıklamaktadır.”
Gen ekspresyonunun genellikle rastgelelik gösterdiği düşünülür. Fakat yeni sonuçlar, belirli bir embriyodaki hücreler arasında oldukça tekrarlanabilir ve koordine edilebildiğini gösterir. “Böyle bir koordinasyon nasıl sağlanıyor? İki simetrik embriyo yarısı arasındaki embriyo nasıl koordine oluyor?” diyor Neveu, bilim insanlarının cevaplamak istediği bazı yeni soruları vurgulayarak.
Hufnagel, “Çalışmalarımız, gelişen genomiklerin ortaya çıkmakta olan alanında bir sıçramayı temsil ediyor,” Diyerek şöyle devam ediyor: “Artık az sayıda hücreye sahip bir organizma ile çalıştığımıza göre, işimizi çok daha fazla hücreye sahip memelilere kadar genişletmek elbette çok ilginç olacak!”
Kardelen Şabanoğlu
