[ad_1]
Sel-sel puncak saraf kranial, atau CNCCs, berkontribusi pada lebih banyak bagian tubuh daripada namanya yang sederhana. Sel induk yang luar biasa ini tidak hanya membentuk sebagian besar tengkorak dan kerangka wajah di semua vertebrata mulai dari ikan hingga manusia, tetapi juga dapat menghasilkan segala sesuatu mulai dari insang hingga kornea.
Untuk memahami keserbagunaan ini, para ilmuwan dari lab Gage Crump menciptakan serangkaian atlas dari waktu ke waktu untuk memahami keputusan molekuler yang digunakan CNCC untuk membentuk jaringan tertentu dalam mengembangkan ikan zebra. Temuan mereka, diterbitkan di Komunikasi Alam, dapat memberikan wawasan baru tentang perkembangan kepala normal, serta cacat lahir kraniofasial.
Gambar mikroskop confocal dari kepala ikan zebra dewasa dengan sel-sel yang diturunkan dari neural crest berwarna merah. Laboratorium Crump telah menggunakan pengurutan sel tunggal untuk memahami bagaimana sel-sel ini membangun dan memperbaiki kerangka kepala, dengan implikasi untuk memahami cacat lahir kraniofasial manusia dan meningkatkan perbaikan jaringan kerangka. Kredit gambar: Hung-Jhen Chen/Crump Lab
“CNCC telah lama membuat para ahli biologi terpesona oleh keragaman jenis sel yang luar biasa yang dapat mereka hasilkan. Dengan mempelajari proses ini pada ikan zebra yang dapat dilacak secara genetik, kami telah mengidentifikasi banyak sakelar potensial yang memungkinkan CNCC membentuk tipe sel yang sangat berbeda ini, ”kata Gage Crump, profesor biologi sel punca dan kedokteran regeneratif di Keck School of Medicine of USC.
Dipimpin oleh mahasiswa postdoc Peter Fabian dan PhD Kuo-Chang Tseng, Mathi Thiruppathy dan Claire Arata, tim ilmuwan secara permanen memberi label CNCCs dengan protein fluoresen merah untuk melacak jenis sel mana yang berasal dari CNCC sepanjang masa hidup ikan zebra. Mereka kemudian menggunakan jenis pendekatan yang kuat, yang dikenal sebagai “genomik sel tunggal,” untuk mengidentifikasi set lengkap gen aktif dan organisasi DNA di ratusan ribu CNCC individu. Jumlah besar data yang dihasilkan mengharuskan para ilmuwan untuk mengembangkan alat komputasi baru untuk memahaminya.
“Kami menciptakan jenis analisis komputasi yang kami sebut ‘Rasi Bintang’, karena hasil visual akhir dari teknik ini mengingatkan pada rasi bintang di langit,” kata Fabian. “Berbeda dengan astrologi, algoritme Constellation kami benar-benar dapat memprediksi masa depan sel dan mengungkapkan gen kunci yang kemungkinan mengontrol perkembangannya.”
Melalui pendekatan bioinformatika baru ini, tim menemukan bahwa CNCC tidak memulai dengan semua informasi yang diperlukan untuk membuat keragaman jenis sel yang sangat besar. Sebagai gantinya, hanya setelah mereka menyebar ke seluruh embrio, CNCC mulai mengatur ulang materi genetik mereka dalam persiapan untuk menjadi jaringan tertentu. Rasi bintang secara akurat mengidentifikasi tanda-tanda genetik yang menunjukkan takdir khusus untuk CNCC ini. Eksperimen kehidupan nyata mengkonfirmasi bahwa Constellation dengan tepat menunjukkan peran keluarga gen “FOX” dalam pembentukan tulang rawan wajah, dan fungsi yang sebelumnya tidak dihargai untuk gen “GATA” dalam pembentukan jenis sel pernapasan insang yang memungkinkan ikan bernapas.
“Dengan melakukan salah satu studi sel tunggal paling komprehensif dari populasi sel vertebrata hingga saat ini, kami tidak hanya memperoleh wawasan yang signifikan tentang perkembangan kepala vertebrata, tetapi juga menciptakan alat komputasi yang berguna secara luas untuk mempelajari perkembangan dan regenerasi organ. sistem di seluruh tubuh,” kata Crump.
Sumber: USC
[ad_2]
