Một cơ thể động vật có vú bắt đầu từ trứng đã thụ tinh, sau đó tế bào liên tục phân chia và dần chuyên hóa thành những loại tế bào khác nhau. Từ một số tế bào ban đầu, phôi hình thành các mô, cơ quan và hệ thống phức tạp.

Tuy nhiên, việc quan sát trực tiếp toàn bộ quá trình này ở từng tế bào là thách thức lớn. Nhóm nghiên cứu do Jay Shendure, giáo sư Khoa học hệ gene tại Trường Y Đại học Washington và điều tra viên của Viện Y khoa Howard Hughes, dẫn dắt đã sử dụng công nghệ mang tên DNA Typewriter.

Thay vì chỉ chụp ảnh tế bào ở các thời điểm khác nhau, hệ thống DNA Typewriter lưu thông tin về lịch sử phân chia ngay trong vật liệu di truyền.

Các nhà khoa học đưa một trình tự ghi chép được thiết kế lại vào bộ gene của trứng chuột đã thụ tinh. Khi phôi phát triển, trình tự này tiếp tục được truyền cho các tế bào con và ghi lại những dấu mốc có thể dùng để tái dựng quan hệ tổ tiên giữa chúng.

Bằng cách đọc lại những dấu ghi trong DNA ở các tế bào khác nhau, nhóm nghiên cứu dựng được cây phả hệ tế bào trong 13,5 ngày đầu phát triển của phôi chuột.

Đây là giai đoạn quan trọng khi các nhóm tế bào bắt đầu phân hóa và những cơ quan đầu tiên hình thành. Toàn bộ thai kỳ của chuột thường kéo dài khoảng 19–21 ngày.

Cây phả hệ cho biết các tế bào nào có chung nguồn gốc và chúng tách nhánh ở thời điểm nào. Kết hợp với thông tin về loại tế bào và hoạt động gene, dữ liệu có thể cho thấy một dòng tế bào ban đầu đóng góp vào những mô nào về sau.

Điều này khác với việc chỉ quan sát hình dạng tế bào ở một thời điểm. Hai tế bào trông giống nhau có thể có lịch sử phát triển khác nhau; ngược lại, những tế bào cuối cùng trở thành các loại mô rất khác nhau vẫn có thể bắt nguồn từ một nhánh tổ tiên chung.

Các kết quả cho thấy những loại tế bào khác nhau không nhất thiết hình thành theo cùng một nhịp. Một số nhánh phát triển sớm, trong khi những nhánh khác tiếp tục phân hóa về sau. Lịch sử tổ tiên có thể ảnh hưởng đến số phận tế bào, nhưng không phải yếu tố duy nhất quyết định chúng sẽ trở thành loại mô nào.

GS Shendure cho biết, việc truy dấu dòng dõi tế bào giúp giải mã sự phát triển bình thường, đồng thời có thể cải thiện hiểu biết về dị tật bẩm sinh, rối loạn phát triển thần kinh, bệnh di truyền và ung thư. Nhiều bệnh bắt đầu từ một thay đổi xảy ra ở số lượng tế bào rất nhỏ, nhưng tác động của nó có thể lan rộng khi tế bào tiếp tục phân chia.

Nghiên cứu được công bố trên Science ngày 8/10/2026. Công nghệ DNA Typewriter cung cấp một dạng “nhật ký sinh học” bổ sung cho các phương pháp chụp ảnh và phân tích biểu hiện gene.

Về lâu dài, những công cụ tương tự có thể giúp theo dõi dòng dõi tế bào trong mô hình bệnh hoặc tìm hiểu cách các tế bào ung thư phát triển.

Tuy nhiên, hệ thống ghi chép có thể gặp giới hạn về độ phân giải, chất lượng thông tin lưu lại và khả năng đọc dữ liệu từ mọi tế bào.