Учёные выяснили, как клетки координируют рост глаза у рыб

Новое исследование, опубликованное в eLife, раскрывает механизм координации роста клеток в глазах японской медаки (рисовой рыбки).

Исследование предполагает существование системы, в которой клетки нейросетчатки отдают «приказы» клеткам пигментного эпителия сетчатки, обеспечивая правильное развитие глаз. Результаты расширяют понимание координации роста органов и показывают роль случайности и расположения клеток в тканях в этом процессе.

Рост организмов происходит за счёт деления клеток, в чём ключевую роль играют стволовые клетки. Для сохранения правильных пропорций рост должен регулироваться на уровне всего организма, каждого органа и тканей внутри него.

В глазу рыбы световоспринимающая ткань (нейросетчатка) и поддерживающая её ткань (пигментный эпителий) имеют собственные, не смешивающиеся пулы стволовых клеток. Их рост должен быть строго синхронизирован, иначе в глазу могут образоваться складки, ведущие к ухудшению зрения.

«Скоординированный рост независимых тканей важен не только для развития, но и для заживления ран и замены dead cells, — поясняет первый автор Эрика Цингос, докторант Центра изучения организмов Гейдельбергского университета. — Сбой в этой регуляции может привести к заболеваниям, включая рак».

Команда совместила компьютерное моделирование с клональным анализом (построением «родословного дерева» потомков одной клетки). Анализ показал, что стволовые клетки нейросетчатки выступают в роли «начальника», давая сигнал стволовым клеткам пигментного эпителия, когда создавать новые клетки. Клетки пигментного эпителия проходят периоды минимального деления, ожидая сигналов от нейросетчатки.

Важно, что учёные также обнаружили случайную потерю стволовых клеток в глазу медаки, которая по-разному регулируется в двух тканях для обеспечения правильного развития.

«Наши результаты раскрывают ранее неизвестный механизм координации роста, при котором одна ткань даёт сигналы для синхронизации роста соседних тканей, — говорит старший автор работы Йоахим Виттбродт, профессор биологии развития. — Такая стратегия могла развиться и в других органах у различных животных и растений».

Это фундаментальное исследование описывает «цепь команд» в здоровых тканях и может помочь в изучении её нарушений при заболеваниях. Следующая цель — понять, как именно клетки пигментного эпителия интерпретируют сигналы от нейросетчатки, чтобы снизить скорость своего деления.