Учёные впервые засняли развитие червя от личинки до взрослой особи на клеточном уровне

Исследователи из института AMOLF разработали методику микроскопии, позволяющую в реальном времени отслеживать развитие отдельных клеток в растущем, питающемся и движущемся организме — черве Caenorhabditis elegans. Следующая цель — выяснить, как факторы окружающей среды влияют на развитие. Результаты опубликованы в Nature Communications 25 августа 2016 года.

От личинки до взрослого червя

Ключевой элемент метода — съёмка с интервальной съёмкой (time-lapse) для ускорения медленных процессов. Основная сложность заключалась в подвижности организмов на постэмбриональной стадии, что мешало удерживать их в поле зрения микроскопа.

Для решения этой проблемы личинок C. elegans помещали в микрокамеры шириной с человеческий волос, что удерживало их в фокусе на протяжении всего развития во взрослую особь. Используя камеру с очень короткой выдержкой (1–10 миллисекунд), учёные получали чёткие изображения даже при быстром движении личинок. В результате был создан фильм, показывающий развитие личинки длиной в сто микрометров в червя длиной один миллиметр за два дня.

Биологические часы

Метод позволяет изучать постэмбриональное развитие сложных организмов, включая человека, на клеточном уровне. Например, остаётся неясным, как тело определяет время для серьёзных изменений, таких как смена молочных зубов.

У C. elegans, как и у человека, развитие идёт по определённому ритму. Исследователи впервые зафиксировали на видео, как личинки каждые десять часов вырабатывают определённые флуоресцентные белки. Производство этого белка контролируется биологическими часами.

Влияние среды на развитие

Следующий шаг — использование метода интервальной микроскопии для изучения влияния факторов среды (например, питания) на "часы развития" C. elegans. "Как и у людей, это взаимодействие регулируется сигнальными белками, такими как инсулин", — поясняет руководитель группы Йерун ван Зон. Новая технология открывает большие возможности для таких исследований.