Představte si, že by každá buňka ve vašem těle měla v sobě miniaturní psací stroj, který do její DNA postupně zaznamenává každé dělení, každý krok na cestě od jediné oplodněné buňky až po složitý organismus. Vědcům se nyní podařilo tento sci-fi scénář přetvořit v realitu a vytvořit dosud největší buněčný rodokmen u savce.

 

Studie nyní publikovaná v prestižním vědeckém časopise Science ukazuje, jak pomocí technologie pojmenované podle psacího stroje (DNA Typewriter) vysledovali vývoj myších buněk od stádia zygoty až po pokročilou organogenezi. Výsledkem je mapa zachycující historii a příbuznost 1,2 milionu buněk.

 

Co je to „DNA Typewriter“?

Abychom pochopili, jak biologický záznamník funguje, musíme nahlédnout do podstaty samotného molekulárního záznamu. Do nyní použitého stavu novou techniku vypiplali v laboratoři kolektivu Lionela Shendurea. Funguje na principu sekvenčního editování genomu. Podobně jako mechanický psací stroj nanáší písmena na papír, molekulární psací stroj provádí cílené a postupné zápisy (mutace nebo inzerce) do specifických míst v DNA. Tedy těch molekul, které jsou chráněny v jádře buňky a uchovávané jako buněčný genom.

 

Jak se buňka dělí, vytvoří něco jako „úhozy do kláves“ a zapíše je do vláken své DNA. Ty předává dál na dceřiné buňky. Každá dceřiná buňka pak na „tu svou“ (již z předchozí doby něčím poznamenanou DNA), znovu něco přidá a přenese zase dál na své dcery. Tak se stane, že i ony si pak pamatují, co jim jejich maminka připsala do vínku. Poněkud bezvýznamné zápisy se hromadí v čase jako jedinečný čárový kód, nebo chcete li textový zápis kroniky rodu.

 

Čtení

Pomocí moderní metody zvané sekvenování DNA (single-cell RNA/DNA sequencing) lze zmíněné záznamové stopy dekódovat. Jde vlastně o luštění nahromaděných rozdílů vznikajících postupným množením buněk. Na základě přibývajících odlišností lze přesně zrekonstruovat, která buňka se z které vyvinula a zrekonstruovat detailní fylogenetický strom celého těla.

 

Je to poprvé, co se vědcům vpašováním zapisovače („Copywriteru“) do oplodněného myšího vajíčka podařilo detailně nahlédnout pod pokličku savčího prenatálního vývoje. A jak se zpočátku jednobuněčný zárodek postupně rozvinul v komplexní organismus čítající 1,2 milionu buněk. U každé buňky (podle jejího „rodokmenu“ zapsaného do „DNA knihovny“) dokáží vysledovat, z které z těch dvou prvotních buněk vzniklých po prvním dělení po oplození, pochází.

Jinak řečeno, vědci mají nástroj pro sledování větvení buněčných linií. Mohou přesně zjistit kdy se které kmenové buňky rozhodly, že se vydají tím či oním směrem. Zda například zvolily vznik orgánu, kůže, nebo se rozhodly pro kariéru v nervové soustavě. Dá se říci, že se vědcům podařilo hodně nadzvednout pokličku a proniknout do tajů probíhající organogeneze. Dobrat se tím prenatálních milníků ovlivňujících formování tkání.

 

K čemu to je dobré?

Získání obřího buněčného rodokmenu (doslova a do písmene) není jen technologickým úspěchem. Už teď je jasné, že nová technika bude mít velký význam pro biomedicínský výzkum. Například pro porozumění proč někdy bezchybně (nebo naopak chybně) se ta která buňka rozhodla instrukce předávat do milionů svých následovnic. Jinak řečeno máme tu nástroj k pochopení šíření vrozených vad a vývojových poruch.

##seznam_reklama##

Ještě většího významu nabyté informace doznají při studiu vzniku a šíření rakovin. Ty jsou totiž v mnoha ohledech jen nepatrně zvráceným odrazem normálního buněčného vývoje a dělení.

Technologie DNA Typewriter posouvá hranice biologie. Zatím jsme si DNA představovali jen jako kód života. Tady ale už nejde jen o něj, ale o to, že si buňky v sobě nosí dokonce i kroniku svého vlastního jepičího života.

 

Literatura

Theresa B. Loveless, et al.: Open-ended molecular recording of sequential cellular events into DNA, Nature Chemical Biology 21, 512–521 (2025)

Hanna Liao, Junhong Choi, Jay Shendure.: Molecular recording using DNA Typewriter, Nat Protoc 19 , 2833–2862 (2024).

Qi Yu et al, A DNA Typewriter records the cell lineage history of a mouse, from zygote to late organogenesis, Science (2026). DOI: 10.1126/science.ael0508