Учёные нашли ключ к первому разделению клеток у млекопитающих

Учёные из CNIC совместно с коллегами из Hospital for Sick Children в Торонто, Sloan-Kettering Institute и Университета Кумамото идентифицировали регуляторный элемент, участвующий в работе гена Cdx2, который играет ключевую роль в первом событии дифференцировки клеток, дающем начало эмбриональной и внеэмбриональной клеточным линиям. Открытие опубликовано в Developmental Cell.

Бластоциста — это эмбриональная структура, присутствующая на ранних стадиях развития млекопитающих до имплантации в слизистую оболочку матки. Она состоит из 64–100 клеток, окружающих центральную полость. До достижения этой стадии все клетки эмбриона эквивалентны и тотипотентны, то есть каждая способна дать начало всем эмбриональным и внеэмбриональным типам клеток.

Формирование бластоцисты подразумевает первое различие между типами клеток. Структурные дефекты на этом этапе препятствуют развитию и являются одной из причин спонтанного аборта.

Это первое разделение линий в бластоцисте устанавливает две популяции клеток:

• Трофэктодерма — источник будущей плаценты.
• Внутренняя клеточная масса — источник остальной части эмбриона и полностью развившегося организма.

Доктор Мигель Мансанарес, ведущий автор исследования, поясняет, что это разделение критически важно, так как эмбриональные клетки теряют тотипотентность, а также формируется трофэктодерма — ткань, характерная для развития млекопитающих. Клетки этой ткани (трофобласты) после дальнейшей дифференцировки образуют плаценту и амниотические оболочки. В этом процессе ключевую роль играет ген Cdx2.

Команда учёных идентифицировала специфическую последовательность ДНК — регуляторный элемент, который контролирует функцию Cdx2. Тереза Район подчёркивает: «Обнаруженный нами элемент направляет ограниченную экспрессию репортёрного гена в трофэктодерме и необходим для активации Cdx2 и приобретения его функции».

Также было обнаружено, что в формировании трофэктодермы участвует сигнализация от мембранного рецептора Notch, который действует совместно с продуктом гена Tead4. Белки Notch и Tead4 действуют параллельно на идентифицированный регуляторный элемент Cdx2. Эта корегуляция демонстрирует существование компенсаторного механизма на этой ранней стадии развития, который способствует жизнеспособности эмбриона и обеспечивает его правильное развитие.

Доктор Мансанарес отмечает, что ключевые особенности ранней спецификации трофэктодермы консервативны у человека и мыши, поэтому знания, полученные на мышах, улучшат понимание процессов у человека и помогут в развитии технологий вспомогательной репродукции. Результаты также облегчат исследование генетических влияний на эффективную и аномальную раннюю дифференцировку трофобласта.