Эмбриональные клетки чувствуют жёсткость для формирования лица
Клетки развивающегося эмбриона способны ощущать жёсткость окружающих их клеток, что является ключевым для их совместного перемещения и формирования лица и черепа. Это показало новое исследование учёных UCL.
В исследовании эмбрионов лягушки, опубликованном в Nature, было обнаружено, что эмбриональные клетки могут перемещаться от мягких областей эмбриона к более твёрдым.
Лицевые мальформации и гибель могут возникать у эмбрионов, клетки которых не способны отличить мягкие области от твёрдых. По словам исследователей, это открытие может помочь понять и предотвратить вредные врождённые дефекты.
Ведущий автор, профессор Роберто Майор (UCL Cell & Developmental Biology), заявил: «Черты лиц человека и животных, такие как нос, губы и уши, формируются сложным и точным движением клеток в развивающемся эмбрионе. Ошибка в этом движении может иметь разрушительные последствия для младенцев и их семей, вызывая серьёзные проблемы, такие как расщелина губы или нёба, паралич лицевого нерва, краниальные мальформации или даже смерть. На них приходится треть всех врождённых дефектов в мире — более 3 миллионов ежегодно, и они являются основной причиной младенческой смертности».
Учёные, изучающие нервный гребень (эмбриональные стволовые клетки, формирующие черты лица), в основном сосредотачивались на генах и молекулах, контролирующих движение этих клеток. Теперь серия работ под руководством профессора Майора показала, что важны не только гены и молекулы, но и механические сигналы.
Новое исследование проводилось на эмбрионах лягушек, так как их клетки нервного гребня ведут себя аналогично человеческим, а их движение часто используется для изучения распространения рака. Кроме того, развитие эмбрионов лягушки можно изучать, не причиняя им вреда.
Профессор Майор и коллеги ранее обнаружили, что уплотнение эмбриональных клеток запускает миграцию клеток нервного гребня к передней части головы для формирования лица. В данной работе они впервые определили, как клетки могут обнаруживать жёсткость окружающей среды, чтобы двигаться вдоль её градиента.
Исследовательская группа идентифицировала сеть химических и механических сигналов, которые взаимодействуют для совместного контроля миграции клеток в эмбрионе. Они обнаружили, что клетки нервного гребня индуцируют градиент жёсткости, полагаясь на белок, участвующий в клеточной адгезии, и ощущают этот градиент, взаимодействуя с внеклеточным матриксом (волокнами вокруг клеток). Таким образом, клетки могут прокладывать собственный путь к более жёстким областям эмбриона.
Соавтор работы доктор Адам Шеллард (UCL Cell & Developmental Biology) отметил: «Это новое поведение, вероятно, характерно не только для клеток, формирующих наше лицо, но и для клеток, формирующих все наши органы, и может играть центральную роль в распространении раковых клеток при метастазировании, которые захватывают этот механизм. Понимание того, как движутся эти клетки, — важный шаг на пути к разработке терапий для краниофациальных мальформаций и прогрессирования рака».
Исследование было поддержано Medical Research Council, Biotechnology and Biological Sciences Research Council и Wellcome.