За допомогою нового приладу можна точно визначити, в яких родинних відносинах знаходяться один з одним всі нащадки однієї-єдиної стовбурової або імунної клітини.
Ми знаємо, що стовбурові клітини, які самі по собі нічого не вміють, крім як ділитися, можуть перетворюватися на інші різновиди клітин, що володіють вже будь-якою спеціальною функцією (правда, одночасно втрачається стовбурова здатність до «нескінченного» поділу). Найбільш універсальними є ембріональні стовбурові клітини - вони можуть в буквальному сенсі перетворюватися на що завгодно. Стовбурові клітини, які є у нас з вами, не такі «всемогутні»: вони обслуговують тільки якусь певну тканину, але все одно можуть давати початок кільком типам клітин (наприклад, стовбурові клітини крові (або гемопоетичні клітини) поповнюють запас всіх імунних клітин, еритроцитів і тромбоцитів).
Але що ми маємо на увазі під словами «перетворюються», «дають початок», «поповнюють запас»? Перетворення означає, що при поділі стовбурової клітини деякі її нащадки поступово набувають рис спеціалізованої клітини, наприклад, Т-лімфоциту, або В-лімфоциту, або макрофагу, і через кілька поколінь перед нами постане готовий «фахівець». Зрозуміло, при цьому інші дочірні клітини зберігають початкові стовбурові властивості, щоб популяція самих стовбурових клітин не виснажилася. Зараз ми вже можемо досить точно розрізняти різноманітні групи клітин на різних етапах перетворення, але досі було не цілком ясно, як виходить таке клітинне розмаїття. Тут потрібно визначити генеалогію кожної окремої клітини і зіставити її «сімейний портрет» з її ж «молекулярним портретом». Однак тут все впирається у відсутність відповідного методу, який дозволяв би в деталях простежити розгалужені дочірньо-батьківські відносини між різними клітинами.
Дослідникам з Массачусетського технологічного інституту якраз такий метод створити і вдалося. Роберт Кіммерлінг (Robert Kimmerling) і його колеги сконструювали особливий пристрій, проточну камеру з мікроканалами і мікроловушками: клітина, потрапляючи в камеру, осідає в пастці, потім ділиться, і клітина-нащадок каналом переміщається в іншу пастку, де знову ж ділиться і т. д. Клітина «родоначальник», звичайно, продовжує ділення, але її наступні «дочки» також розподіляються по своїх мікроловушках, причому ми можемо визначити, до якого покоління відноситься та чи інша клітина.
У статті в Nature Communications автори стверджують, що їхній пристрій дозволяє зловити до п'яти клітинних поколінь. З пасток клітини можна витягти поштучно, і за допомогою сучасних методів секвенування РНК визначити, які саме гени активні в тій чи іншій клітці. Молекула матричної РНК, як ми знаємо, є копія активного гена, що синтезується на ДНК в ході транскрипції; проаналізувавши транскриптом, тобто всю сукупність РНК, можна отримати як би миттєвий фотознімок внутрішньоклітинних молекулярно-генетичних процесів. Що ж до прочитання РНК з однієї-єдиної клітини, то сучасна наука це вже вміє.
Стовбурові клітини - не єдині, які вміють ділитися. Так, імунні Т-лімфоцити, відчувши інфекцію, швидко формують дві популяції: Т-ефекторів, чиє завдання - пошук і знищення патогенів, і Т-клітин пам'яті, які запам'ятовують ворога на випадок повторного його вторгнення в майбутньому. За допомогою вищеописаного пристрою авторам роботи вдалося показати, що ступінь споріднення імунних клітин, що формуються при поділі активованого Т-лімфоциту, дійсно відбивається на молекулярному портреті: наприклад, клітини-сестри в тому, що стосується активності генів, мають більше спільних рис, ніж клітини, не споріднені один одному. Можливо, за допомогою нового методу вдасться відповісти на питання, коли саме різні Т-клітини починають розбігатися по двох типах: за однією теорією, це відбувається чи не відразу після активації вихідного батьківського лімфоциту, за іншою - тільки через кілька поділів.
За допомогою такого пристрою можна також спостерігати тимчасові зміни в активності генів, що відбуваються з моменту ділення. Зараз вдалося визначити близько 300 таких генів, які по-різному працюють залежно від того, скільки часу минуло з моменту «народження» клітини - велика частина з них в тій чи іншій мірі залучена в управління поділом. Очевидно, новий метод стане в нагоді не тільки в дослідженнях стовбурових або імунних клітин, але і їх злоякісних побратимів, про які можна сказати, що вони не відчувають ходу часу.