$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Гистологическим признаком сердечной недостаточности является потеря кардиомиоцитов (КМ) в результате травмы, старения или апоптоза1. Восполнение утраченного или дисфункционального миокарда за счет регенерации тканей представляет собой потенциальную терапевтическую стратегию для лечения пациентов с сердечной недостаточностью. За последние несколько десятилетий плодотворные достижения в области биологии развития и регенеративной биологии выявили ограниченную способность сердца млекопитающих восполнять утраченные КМ 2,3,4,5. Эта захватывающая работа повысила вероятность того, что врожденные механизмы роста могут быть задействованы для регенерации. Поскольку врожденные регенеративные реакции функционально отсутствуют в сердце взрослого млекопитающего, для реализации терапевтической регенерации сердца необходимы методы повышения надежности эндогенной репарации.
Механизмы врожденной регенерации сердца, по-видимому, консервативны у разных видов. После травмы ранее существовавшие КМ размножаются с образованием новых КМ у рыбок данио 6,7, тритонов 8,9, мышей 4,10, крыс11 и свиней12,13. Соответственно, многие группы стремятся выявить митогены, способные способствовать кардиомиогенезу. Однако такая работа является сложной. Задача не только заставить взрослых млекопитающих размножаться КМ является сложной задачей, но и выявить редкие пролиферативные события является сложной задачей 1,14. Проблема идентификации редких циклических КМ осложняется тенденцией взрослых млекопитающих к преимущественно эндомитозу. Например, после повреждения сердца мыши почти 25% КМ в пограничной зоне вновь вступают в клеточный цикл, но только 3,2% КМ делятся4. Поскольку большинство циклических КМ дублируют свой геном, но не подвергаются цитокинезу, простое определение увеличения числа циклических КМ неоднозначно для истинного кардиомиогенеза. Таким образом, анализы на инкорпорацию нуклеозидов КМ или на наличие пролиферативных маркеров на КМ могут не полностью указывать на регенерацию. По мере того, как появляется все больше факторов-кандидатов на регенерацию сердца, необходимы анализы для лучшего выявления гиперплазии КМ.
Клональный анализ с помощью отслеживания родословной является ценным подходом к анализу кардиомиогенеза, поскольку он позволяет напрямую визуализировать клетки и их потомство. Традиционные подходы к клональному анализу включают редкое мечение одиночных клеток репортерным геном. Тем не менее, одноцветное отслеживание линии редких клеток может иметь ограниченную ценность для нечастых событий, таких как пролиферация КМ, поскольку шансы мечения пролиферирующего КМ низкие. В качестве альтернативы, многоцветная трассировка родословной может повысить чувствительность клонального анализа16. Вкратце, отдельные клетки генетически помечены одним из нескольких флуоресцентных белков в случайном порядке, так что пролиферирующие клетки будут генерировать однородно окрашенные кластеры клеток, которые могут быть разрешены из соседних флуоресцентных клеток. Этот метод использовался для отслеживания роста в различных органах, а в последнее время был применен в исследованияхрегенерации сердца млекопитающих. В то время как многоцветное отслеживание линии может обнаружить клональное расширение КМ на эмбриональной и неонатальной стадиях, врожденные регенеративные реакции не так легко обнаружить в сердце взрослой мыши после повреждения сердца17,19. Одним из подходов к повышению чувствительности многоцветной трассировки родословной является повышение уровня маркировки и увеличение вероятности визуализации редких событий. Тем не менее, более широкое мечение происходит за счет невозможности отличить одинаково меченые клетки как происходящие от общего предка от клеток, которые были независимо помечены одним и тем же флуорофором. Здесь представлен протокол, который использует моделирование ближайшего соседа для идентификации клонально родственных КМ в сердце неонатальной мыши. Этот метод является непредвзятым, количественным и работает в различных условиях маркировки.