Рыбки данио помогли понять механизм распространённого врождённого дефекта черепа

Череп младенцев имеет мягкие участки и гибкие соединения — швы — в местах стыка костей. Преждевременное срастание этих швов, или краниосиностоз, мешает черепу расширяться вместе с растущим мозгом, что может привести к умственной отсталости и даже смерти.

Учёные из лабораторий USC Stem Cell Гейджа Крампа и Роберта Э. Максона-младшего разработали модель для изучения краниосиностоза на рыбках данио. Результаты опубликованы в журнале eLife.

Целью было создание модели на данио, чтобы лучше понять дисфункцию стволовых клеток при этом нарушении. Прозрачность этих позвоночных, имеющих много общих с человеком генов, позволяет легко наблюдать и манипулировать процессом развития черепа.

В исследовании, которое возглавила Камилла Тенг, были созданы рыбки данио с мутациями в двух ключевых генах — TCF12 и TWIST1, — лежащих в основе распространённой формы краниосиностоза (синдрома Сэтре-Чотзена). Мутации в этих генах вызывают преждевременное срастание венечного шва на макушке черепа у данио, мышей и людей.

Благодаря прозрачности эмбрионов данио, развивающихся вне тела, учёные смогли наблюдать детали раннего эмбриогенеза, недоступные при изучении млекопитающих. С помощью сложных методов визуализации они установили, что стволовые клетки в швах, ответственные за рост черепа, становятся аномальными гораздо раньше, чем предполагалось.

В результате эти клетки не могут поддерживать производство остеобластов — клеток, строящих кость. Это нарушает рост черепа и приводит к срастанию венечного шва.

«Младенцам с краниосиностозом часто требуются множественные рискованные операции для разделения костей черепа. К сожалению, из-за дефекта стволовых клеток кости часто срастаются снова. В будущем мы надеемся использовать новые знания для коррекции этого дефекта и сокращения числа необходимых операций», — отметила Камилла Тенг.