Контролируемый гидроразрыв формирует эмбрионы млекопитающих

Исследователи из Института Кюри (Сорбонна) и Центра междисциплинарных исследований в биологии (Коллеж де Франс) установили, что механизм, похожий на гидроразрыв пласта (фрекинг), используется для превращения эмбриона мыши из радиально-симметричного скопления клеток в билатерально-симметричную бластоцисту.

Результаты, опубликованные в журнале Science в статье "Гидроразрыв и активное укрупнение позиционируют полость мышиной бластоцисты", показывают ключевые этапы этого процесса.

До имплантации эмбрион представляет собой компактную группу клеток, делящихся радиально. Затем он становится бластоцистой, состоящей из заполненной жидкостью полости (бластоцеля), внутренней клеточной массы (будущий плод) и трофэктодермы (будущая плацента). "Самопроизвольный фрекинг" происходит на промежуточном этапе, ломая радиальную симметрию.

С помощью высокоразрешающей визуализации in vivo команда наблюдала за формированием бластоцисты мыши. На пятом цикле деления клеток они зафиксировали "синхронное появление сотен пузырьков на клеточных контактах", заполненных водой под давлением.

При формировании этих микрополостей (микролюменов) ключевой белок клеточной адгезии E-cadherin скапливается по их краям. Подобно промышленному фрекингу, жидкость под давлением из бластоцеля внедряется между клеточными мембранами, раздвигая их и перераспределяя E-cadherin к границам новых микролюменов.

После фазы активного гидроразрыва начинается укрупнение: некоторые пузырьки растут, сливаются и в итоге образуют одну большую полость. Это смещает эмбриональную клеточную массу в одну половину бластоцисты.

Хотя процесс "самофрекинга" в живых бластоцистах мыши наблюдается впервые, авторы отмечают, что "аналогичные пузырьки жидкости под давлением, нарушающие клеточные контакты, ранее наблюдались in vitro как результат давления жидкости во внеклеточном матриксе, осмотических изменений или направленного ионного транспорта".