Suivre la signalisation cellulaire avec la technologie INSCRIBE

Les cellules sont les briques de tous les êtres vivants. Dans les organismes multicellulaires, le comportement des cellules et ce qu'elles deviennent sont influencés par les signaux qu'elles reçoivent. Ces signaux guident les cellules pendant le développement et aident à coordonner les réponses lors des réactions immunitaires. Par exemple, pendant la croissance, certains signaux peuvent dire à une cellule si elle doit devenir une cellule musculaire ou une cellule nerveuse. Les cellules communiquent aussi pendant les réponses immunitaires, où la force et la durée d'un signal peuvent déterminer comment une cellule T réagit. En ce qui concerne le cancer, un Signalement anormal peut mener à une division cellulaire non régulée. Comprendre ces signaux est important pour prédire comment les cellules se comportent.

#Importance de Mesurer le Signalement

Pour mieux comprendre comment les cellules réagissent aux signaux, les scientifiques ont développé des moyens de suivre l'historique du signalement dans les cellules. Une méthode courante est la microscopie à intervalle de temps, qui permet aux chercheurs d'observer les changements au fil du temps. Cette technique utilise des protéines fluorescentes qui s'illuminent en réponse aux signaux. Cependant, cette méthode a ses limites, surtout lorsqu'il s'agit de suivre un grand nombre de cellules sur de longues périodes.

Une autre méthode implique le génie génétique, où les scientifiques peuvent étiqueter les cellules de manière permanente si un certain signal est présent. Cette technique a conduit à de nombreuses découvertes importantes en biologie. Cependant, elle ne fournit généralement pas les informations détaillées nécessaires pour relier directement les niveaux de signalement à ce qu'une cellule devient.

#Une Nouvelle Solution : Enregistrement Moléculaire

L'enregistrement moléculaire est une avancée excitante qui répond aux défis du suivi du signalement cellulaire. Cette méthode permet aux cellules d'écrire leur historique de signalement directement dans leur ADN. En créant des changements spécifiques qui peuvent être identifiés plus tard, les chercheurs peuvent utiliser des techniques comme CRISPR pour modifier l'ADN des cellules vivantes. La façon dont ces modifications se produisent peut fournir des aperçus sur l'activité de signalement des cellules individuelles au fil du temps.

#Comment Fonctionne l'Enregistrement Moléculaire

Dans l'enregistrement moléculaire, les cellules sont modifiées pour créer des Mutations spécifiques dans leur ADN en fonction des signaux qu'elles reçoivent. Cela signifie que l'historique de ces signaux est préservé dans le génome de la cellule. Au fur et à mesure que de nouveaux signaux sont enregistrés, le motif de mutations aide les scientifiques à reconstruire l'expérience de signalement de la cellule et à comprendre comment ces événements passés influencent ses actions futures.

#Lecture de Code-barres Ratiométrique

Une méthode que les scientifiques ont développée pour analyser ces modifications s'appelle la lecture de code-barres ratiométrique. Cette approche utilise deux sondes fluorescentes qui se lient à différents états de l'ADN modifié. En comparant la quantité de fluorescence de chaque sonde, les chercheurs peuvent déterminer le niveau de modifications dans une cellule. Ce processus est plus simple et plus efficace que les méthodes traditionnelles qui pourraient nécessiter des techniques d'imagerie complexes.

#Création d'INSCRIBE

Le système INSCRIBE utilise la lecture de code-barres ratiométrique pour créer un moyen plus accessible de mesurer l'activité de signalement dans les cellules. INSCRIBE permet aux chercheurs de voir la relation entre la quantité de signalement qu'une cellule subit et comment elle réagit au fil du temps. La configuration comprend un moyen d'étiqueter les cellules en fonction de l'activité de signalement de voies spécifiques, comme les voies WNT ou BMP.

#Tester INSCRIBE avec des Cellules HEK293

Pour voir à quel point INSCRIBE fonctionne bien, les chercheurs l'ont testé en utilisant des cellules HEK293, qui sont couramment utilisées dans les labos. Ces cellules ont été conçues pour répondre à des signaux spécifiques, permettant aux scientifiques de suivre les changements dans leur ADN en fonction de l'activité de signalement. Sur quelques jours, les chercheurs ont introduit différentes concentrations de molécules de signalement et ont observé comment les cellules enregistraient ces informations dans leur ADN.

#Analyser les Résultats : Activité de Signalement

Comme prévu, lorsque les cellules recevaient plus de signalement, les modifications enregistrées dans leur ADN augmentaient. Les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient corréler le nombre de modifications à la concentration des molécules de signalement fournies. Cette corrélation montre qu'INSCRIBE peut suivre efficacement comment les cellules réagissent à différents niveaux de stimulation.

#Durée d'Enregistrement du Signalement

Une caractéristique clé d'INSCRIBE est sa capacité à enregistrer non seulement le niveau de signalement, mais aussi combien de temps le signalement dure. Les chercheurs ont trouvé que les modifications dans l'ADN s'accumulaient avec le temps, suggérant qu'INSCRIBE pourrait capturer la durée des signaux. Cette capacité est cruciale car comprendre combien de temps les signaux affectent les cellules peut donner un aperçu de divers processus biologiques.

#Stabilité des Arrays de Codes-barres INSCRIBE

Pour confirmer que le système INSCRIBE fonctionne de manière fiable, les scientifiques ont vérifié la stabilité à long terme des arrays de codes-barres modifiés. Ils ont maintenu les cellules sans modification pendant plus d'un an et ont constaté que les séquences de codes-barres restaient intactes. Cette stabilité est cruciale pour s'assurer que les informations enregistrées ne se perdent pas avec le temps.

#Comparer les Méthodes de Mesure

INSCRIBE offre un moyen de corréler les modifications dans l'ADN avec l'activité réelle des voies de signalement. Les chercheurs ont utilisé des techniques de séquençage pour comparer les résultats d'INSCRIBE avec d'autres méthodes de mesure de l'activité de signalement. Ils ont trouvé qu'INSCRIBE fournissait des données similaires et, dans certains cas, plus précises sur l'histoire de signalement des cellules.

#Aborder le Bruit dans l'Enregistrement

Un défi dans les mesures cellulaires est le bruit qui provient des variations dans la façon dont les cellules réagissent aux signaux. INSCRIBE atténue ce problème en intégrant plusieurs arrays de codes-barres pour chaque cellule, ce qui améliore la précision. En analysant les données, les chercheurs peuvent déterminer dans quelle mesure le bruit affecte les enregistrements et ajuster leurs méthodes en conséquence.

#Comprendre la Mémoire Cellulaire

INSCRIBE ne suit pas seulement combien et combien de temps les signaux affectent les cellules, mais aussi si ces effets durent dans le temps. Dans les expériences, les chercheurs ont remarqué que les cellules pouvaient se souvenir de leurs expériences de signalement passées lorsqu'elles étaient exposées à nouveau aux mêmes signaux. Cette mémoire est essentielle pour comprendre comment les cellules s'adaptent à leur environnement au fil du temps.

#Implications pour le Développement et les Maladies

La capacité d'enregistrer et d'analyser l'histoire de signalement a des implications significatives pour comprendre comment les cellules se développent et fonctionnent. Par exemple, pendant la croissance des tissus, les cellules peuvent avoir besoin de se souvenir de leurs rencontres passées avec des signaux pour garantir une organisation et un développement appropriés. De même, étudier comment les cellules cancéreuses se souviennent des signaux passés pourrait donner des aperçus sur comment traiter ou prévenir la propagation du cancer.

#Limitations et Directions Futures

Bien que le système INSCRIBE soit puissant, il y a encore des limitations. Actuellement, il enregistre principalement le signalement cumulatif, ce qui rend difficile la distinction entre différents types de dynamiques de signalement. Il y a potentiel d'améliorer le système pour capturer des motifs et interactions de signalement plus complexes.

#Conclusion

INSCRIBE représente une avancée significative dans la capacité à comprendre le signalement cellulaire. En permettant aux cellules d'enregistrer leur histoire de signalement de manière accessible, les chercheurs peuvent obtenir des informations sur les processus de développement et les mécanismes des maladies. Ce système ouvre de nouvelles avenues pour la recherche dans divers domaines biologiques, pave le chemin pour de nouvelles stratégies dans la manipulation et la compréhension du comportement cellulaire.