Картирование судьбы — это метод, используемый в биологии развития для изучения эмбрионального происхождения различных взрослых тканей и структур. «Судьба» каждой клетки или группы клеток отображается на эмбрионе, показывая, какие части эмбриона разовьются в какую ткань. При выполнении с разрешением в одну клетку этот процесс называется отслеживанием клеточной линии . Он также используется для отслеживания развития опухолей . Картирование судьбы и клеточная линия — это схожие методы отслеживания истории клеток.
Карты судьбы были созданы с целью отслеживания определенной области во время раннего перехода развития эмбриона к определенной структуре тела. [1] Первые карты судьбы появились в 1880-х годах. [1] Ранние карты судьбы в 1905 году были созданы Эдвином Конклином и основывались на прямом наблюдении за эмбрионами асцидий (морских асцидий) и других морских беспозвоночных. [2] Современное картирование судьбы началось в 1929 году, когда Уолтер Фогт изобрел процесс, который включал маркировку определенной области развивающегося эмбриона с помощью окрашенного агарового чипа и отслеживание клеток через гаструляцию . [3] Чтобы осуществить этот эксперимент, Фогт позволил красителю и агару высохнуть на пластине микроскопа и поместил небольшие кусочки в определенные места эмбриона. По мере развития эмбриона он повторял этот процесс, чтобы проанализировать движение клеток. Эта процедура позволила Фогту создать точные карты судьбы, представив инновационный подход к исследованию морфогенеза. [4] В 1978 году пероксидаза хрена (HRP) была представлена как более эффективный маркер, который требовал фиксации эмбрионов перед просмотром. [5] Картирование судьбы также может быть выполнено с помощью молекулярных штрихкодов, которые вводятся в клетку ретровирусами . [6]
Генетическое картирование судьбы — это метод, разработанный в 1981 году, который использует сайт-специфическую рекомбиназу для генетического отслеживания клеточной линии. Этот процесс не требует манипуляций с эмбрионом или органом. [7] Генетическая основа маркировки гарантирует наследование маркера всем потомством, происходящим из изначально маркированных клеток, преодолевая проблему разбавления, связанную с маркерами-красителями во время деления клеток, тем самым обеспечивая высокую точность и разрешение. [7]
В целом, картирование судьбы сегодня служит важным инструментом во многих областях биологических исследований, таких как биология развития, [8] исследования стволовых клеток и исследования почек . [9]
В 1905 году был проведен первый эксперимент с использованием клеточной линии, включавший отслеживание клеток оболочника Styela partita . Клеточная линия подразумевает отслеживание пути конкретной клетки от одного из трех зародышевых листков. [10] Картирование судьбы и клеточная линия — это связанные концепции, которые часто пересекаются. Например, развитие полной клеточной линии C. elegans можно описать как карты судьбы каждого деления клетки, уложенные иерархически. [11] Различие между темами заключается в типе анализируемой информации. Картирование судьбы показывает, какие ткани происходят из какой части эмбриона на определенной стадии развития, тогда как клеточная линия показывает отношения между клетками при каждом делении. [12] Клеточная линия может быть использована для создания карты судьбы, а в таких случаях, как C. elegans , последовательное картирование судьбы может быть использовано для разработки клеточной линии. [13]