決定論的および確率論的な運命の決定は、単一の網膜系統と共存する

正しい神経系の発達は、前駆細胞のニューロンへのタイムリーな分化に依存します。前駆細胞の分化の出力は、人口とクローンレベルでよく調査されていますが、開発中のステレオタイプまたは可変の運命の決定がさらにとらえどころのないものです。このギャップを埋めるために、ここでは、ライブイメージングを使用して、時間の経過とともにゼブラフィッシュ網膜における単一の神経原性前駆細胞の運命の結果に従います。神経原性の前駆細胞分裂は、決定論的であり、確率論的な運命の1つである2つの娘細胞を生成することがわかります。系統の決定論的分岐との干渉は、系統の進行に影響します。対照的に、確率的枝の運命確率との干渉は、野生型よりも幅広い運命の可能性をもたらし、非標準的な発達段階でも神経細胞型の生成を伴います。干渉データを運命の確率の確率モデリングと組み合わせることで、単純な遺伝子調節ネットワークが野生型の発達中に観測された運命決定確率を予測できることが明らかになりました。これらの発見は、網膜や他の組織の堅牢な発達を確実にすることができる予期しない系統の柔軟性を明らかにします。

Correct nervous system development depends on the timely differentiation of progenitor cells into neurons. While the output of progenitor differentiation is well investigated at the population and clonal level, how stereotypic or variable fate decisions are during development is still more elusive. To fill this gap, we here follow the fate outcome of single neurogenic progenitors in the zebrafish retina over time using live imaging. We find that neurogenic progenitor divisions produce two daughter cells, one of deterministic and one of probabilistic fate. Interference with the deterministic branch of the lineage affects lineage progression. In contrast, interference with fate probabilities of the probabilistic branch results in a broader range of fate possibilities than in wild-type and involves the production of any neuronal cell type even at non-canonical developmental stages. Combining the interference data with stochastic modelling of fate probabilities revealed that a simple gene regulatory network is able to predict the observed fate decision probabilities during wild-type development. These findings unveil unexpected lineage flexibility that could ensure robust development of the retina and other tissues.