Des chercheurs créent un atlas génétique détaillant les premiers stades du développement du poisson zèbre

Des chercheurs des National Institutes of Health ont publié un atlas du développement du poisson zèbre, détaillant les programmes d'expression génique activés dans presque tous les types de cellules au cours des cinq premiers jours de développement, période au cours de laquelle les embryons passent d'une seule cellule à des types de cellules distincts. . Ces diverses cellules deviennent des tissus et des organes qui forment des poissons juvéniles capables de nager et de chercher de la nourriture. Les résultats sont publiés dans Cellule de développement.

“C'est peut-être surprenant, mais les minuscules poissons zèbres nous fournissent des informations significatives sur le développement humain et les maladies. De nombreux programmes d'expression génétique qui dirigent la croissance embryonnaire sont similaires chez les poissons, les humains et d'autres animaux”, a déclaré Christopher McBain, Ph.D., directeur scientifique. de l’Institut national Eunice Kennedy Shriver de la santé infantile et du développement humain (NICHD), qui a mené les travaux.

“Étant donné que le poisson zèbre est visiblement transparent, féconde les œufs de l'extérieur et est facile à étudier génétiquement, il représente un moyen unique et efficace de modéliser la maladie humaine.”

Le processus de développement embryonnaire est orchestré par des instructions dans l'ADN qui dirigent différents programmes d'expression génique au sein de cellules individuelles, qui confèrent à différents types de cellules leurs caractéristiques fonctionnelles uniques. Pour créer l'atlas, l'équipe d'étude a utilisé une méthode appelée séquençage d'ARN unicellulaire pour identifier les programmes d'expression génique sur une période de cinq jours, avec des échantillons prélevés toutes les deux à 12 heures.

L’atlas résultant suit près de 490 000 cellules en continu pendant 120 heures après la fécondation, avec une moyenne de 8 621 transcriptions et 1 745 gènes détectés par cellule. L’équipe d’étude a ensuite trié ces données parmi les types de cellules et les états cellulaires connus au cours du développement.

Pour mettre en évidence l'utilité de l'atlas, l'équipe s'est concentrée sur le développement de cellules peu étudiées, notamment des cellules intestinales appelées cellules BEST4+, qui sont liées aux maladies gastro-intestinales et au cancer chez l'homme. On sait peu de choses sur la manière dont ces cellules se développent, car elles sont absentes chez d’autres organismes modèles courants, tels que les souris.

En utilisant l'atlas, l'équipe a prédit par ordinateur le programme de développement complet des cellules BEST4+, y compris les signaux qui déclenchent le développement des cellules et les facteurs de transcription qui exécutent le processus. Ces résultats peuvent être évalués dans des organismes modèles ou des échantillons cliniques pour mieux comprendre le rôle des cellules BEST4+ dans les maladies humaines.

“Notre atlas sur le développement précoce du poisson zèbre est une ressource extrêmement complète qui décrit le programme d'expression de centaines de types de cellules à travers 62 stades de développement”, a déclaré l'auteur principal Jeffrey A. Farrell, Ph.D., chercheur chez Earl Stadtman et chef de l'unité du NICHD. sur la spécification et la différenciation cellulaire.

“Grâce à cet atlas, nous avons fait des découvertes sur des cellules peu étudiées, notamment les cellules intestinales impliquées dans les maladies humaines, les muscles lisses qui entourent l'intestin et les cellules qui entourent les vaisseaux sanguins. De nombreuses autres avancées attendent d'être découvertes, et nous sommes impatients de voir ce que la communauté des chercheurs peut faire avec notre atlas open source.

L'atlas est accessible au public à l'ensemble de la communauté des chercheurs à l'adresse suivante : En plus de parcourir les données en ligne via le site Web, les données peuvent également être téléchargées dans des formats supplémentaires pour une nouvelle analyse. Un timelapse du développement précoce du poisson zèbre est disponible pour visualisation, ainsi que des images microscopiques liées à l’étude. Pour en savoir plus sur l'installation NIH Zebrafish, visitez la visite virtuelle du NIH.