Сила сокращения определяет, станет ли клетка частью эмбриона или плаценты

Учёные из EMBL обнаружили, что для клетки в эмбрионе секрет того, чтобы стать частью тела ребёнка, а не плаценты, заключается в более сильном сокращении и продолжении «танца». Исследование, опубликованное в Nature, в будущем может иметь значение для вспомогательных репродуктивных технологий.

После оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом она многократно делится, образуя шар клеток. Незадолго до имплантации эмбриона в матку некоторые из этих клеток перемещаются внутрь. Это клетки, которые разовьются во все части тела ребёнка. Клетки, оставшиеся на поверхности, станут плацентой, соединяющей эмбрион с маткой матери.

Группа под руководством Такаши Хираги и Жана-Леона Метра, бывшего постдока в его лаборатории, обнаружила, что в эмбрионе мыши то, переместится ли клетка в середину или останется на поверхности, зависит от того, насколько сильно она может сокращаться. Комбинируя компьютерное моделирование и эксперименты, учёные установили, что клетки, сокращающиеся как минимум в полтора раза сильнее своих соседей, перемещаются внутрь.

Причина этого неравенства — разное наследство: клетки получают неодинаковое количество апикальных белков, молекул, которые препятствуют сокращению. Клетки, унаследовавшие мало апикальных белков, сокращаются сильнее и перемещаются внутрь, давая начало эмбриону. Клетки с большим количеством этих белков сокращаются слабее и остаются на поверхности, становясь плацентой.

Однако, когда учёные заблокировали сокращение во всех клетках, результат удивил: «Мы обнаружили, что если помешать сократимости, клетки остаются на поверхности. Но вместо того чтобы стать клетками плаценты, как можно было ожидать, они становятся эмбриональными», — говорит Метр. — «Это говорит о том, что восприятие окружающих сил может быть важно для клеток, чтобы понимать, где они находятся и чем им становиться».

Ранее учёные обнаружили, что в первые дни жизни эмбриона все его клетки исполняют небольшой «танец», когда волна сокращения проходит по их поверхности. Теперь они выяснили, что на 3–4 день клетки, которым суждено стать плацентой, перестают «танцевать».

Хотя исследование проводилось на эмбрионах мыши, первые стадии развития у мышей и человека схожи, поэтому учёные ожидают, что их выводы будут верны и для нашего вида. В будущем это может быть полезно для преимплантационной диагностики эмбрионов, полученных в результате экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Знание о том, что будущие клетки плаценты не «танцуют», может помочь клиницистам выбрать для генетического тестирования либо плацентарные, либо эмбриональные клетки.

Хираги и Метр продолжат изучать фундаментальные основы формирования эмбриона и возникновения различий между клетками: «Теперь мы гораздо лучше понимаем механический аспект того, как клетки перемещаются внутрь и становятся эмбрионом, но это также подняло много вопросов о том, как это преобразуется в экспрессию генов», — говорит Хираги.