Развитие эмбриона в чашке Петри: ключевую роль играют сигнальные пути BMP и Wnt

Во время эмбрионального развития вся нервная система, кожа и сенсорные органы формируются из одного слоя клеток — эктодермы. Исследователи из Университета Райса создали систему, в которой все основные типы клеток эктодермы образуются в чашке Петри по паттерну, схожему с эмбриональным.

Метод и ключевое открытие

• Техника основана на контроле геометрии колоний стволовых клеток с помощью микроузорчатых пластин.
• Это позволило провести наиболее полный на сегодня анализ сигнальных путей, управляющих паттернированием человеческой эктодермы.
• Исследование, опубликованное в журнале Development, показало, что баланс между двумя сигнальными путями — BMP и Wnt — критически важен и обладает адаптивностью, направляя клетки эктодермы к их конечной судьбе.
• Система оказалась устойчивой: даже при манипуляциях, приводящих к необычным начальным паттернам, развитие в итоге сходилось к одному и тому же результату.

Как сигналы определяют судьбу клеток

• Относительная активность путей BMP и Wnt определяет, станет ли клетка клеткой нервного гребня или плакоды.
• Путь BMP в одиночку инициирует и контролирует размер поверхностной эктодермы.
• Эти ключевые решения клетки принимают примерно в течение первых четырёх дней развития в системе.

Значение и перспективы

• Созданная модель — это мощный инструмент для изучения логики формирования нервного гребня и того, как клетки интерпретируют относительные уровни сигналов BMP и Wnt, чтобы выбрать свою судьбу.
• В отличие от большинства исследований, направленных на получение однородной культуры одного типа клеток (например, нейронов), эта работа фокусируется на вопросе: как клетки взаимодействуют друг с другом, чтобы формировать паттерны из разных типов клеток.
• Будущие исследования будут направлены на уточнение временных рамок окончательного закрепления клеточных судеб и на понимание взаимодействия всех зародышевых листков.