바코드 계통 표지 (Barcoded Lineage Tagging)
쉽게 풀면
가계도를 그릴 때 각 사람에게 고유한 이름표를 붙이는 것과 비슷합니다. 세포마다 서로 다른 짧은 DNA 서열을 심어두면, 이 세포가 분열해서 만든 딸세포들은 모두 같은 바코드를 물려받습니다. 나중에 이 바코드를 읽으면 어떤 세포들이 같은 조상에서 나왔는지 계통수를 재구성할 수 있습니다.
왜 중요한가
발생생물학이나 암 연구에서는 하나의 세포가 어떻게 여러 세포 종류로 분화하는지, 또는 종양 세포가 어떻게 퍼져나가는지를 추적하는 것이 중요합니다. 바코드 계통 표지는 단일세포 시퀀싱과 결합해 이런 계통 관계를 실험적으로 직접 확인할 수 있는 도구를 제공합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
이식하기 전에 세포에 렌티바이러스 바코드 라이브러리를 형질도입하여 이후 계통 추적이 가능하도록 했다는 내용입니다.
크리스퍼 기반 계통 표지가 합성 표적 어레이를 점진적으로 편집하여 세포 분열의 누적 이력을 기록했다는 의미입니다.
조금 더 깊게 보면
바코드 방식은 크게 정적 바코드(형질도입 시점에 고정된 서열을 사용)와 동적 바코드(세포 분열 중 크리스퍼로 계속 새로운 편집이 누적되는 방식)로 나눌 수 있습니다. 동적 방식은 편집이 누적될수록 더 세밀한 계통수 해상도를 제공하지만, 편집 포화(모든 표적 자리가 소진되는 현상)를 고려해 설계해야 합니다. 바코드 계통 추적은 세포에 무작위로 조합된 짧은 염기서열 표지를 삽입한 뒤, 세포가 분열하면서도 이 바코드가 그대로 유전되는 성질을 이용해 각 세포와 그 자손을 구분하는 기법입니다. 시간이 지나며 바코드에 추가 변이가 누적되도록 설계하면 계통 관계뿐 아니라 분열 순서까지 재구성할 수 있는 계통수 형태의 정보를 얻을 수 있습니다.
주의할 점
바코드가 세포 간 수평 전달되거나 동일한 바코드가 우연히 여러 세포에 중복 삽입되면 서로 다른 계통을 같은 계통으로 잘못 판단할 위험이 있습니다.
바코드 다양성이 세포 집단 크기보다 충분히 크지 않으면 서로 다른 세포가 우연히 같은 바코드를 갖는 충돌이 발생해 계통 추적의 정확도가 떨어집니다.