Исследование эмбриональных клеток на моделях лягушек

Мик Йодер, доцент биологии в Penn State Brandywine, использует колонию лягушек для изучения поведения клеток в эмбриональном развитии.

Его проект посвящён раннему клеточному развитию — теме, которая стала фокусом его исследований ещё в аспирантуре.

Сегодня собственные исследования Йодера сосредоточены на мезодерме — группе эмбриональных клеток, из которых в итоге образуются мышцы, кости, почки, клетки крови, соединительная ткань и другие ткани. Во время эмбрионального развития мезодерма делится на две популяции, образуя срединные структуры (например, хорду) и повторяющиеся латеральные структуры (например, сомиты). Он изучает конкретный белок, участвующий в этом процессе, — аксиальный протокадгерин, чтобы лучше понять, как клетки перемещаются и формируют структуры.

"В эмбриональном развитии вы начинаете с одной оплодотворённой клетки, которая делится, создавая десятки тысяч клеток. Затем эти клетки должны перестроиться, чтобы начать формировать ткани. Моё исследование стремится понять, как клетки на ранних стадиях развития принимают решения, чтобы попасть в разные ткани".

Для изучения этого клеточного поведения Йодер содержит в своей лаборатории колонию африканских шпорцевых лягушек (Xenopus laevis) и собирает яйца от самок. Яйца оплодотворяются внешне, и получившиеся эмбрионы манипулируются в процессе развития. Хотя ранее он работал на мышиной модели, Йодер считает, что лягушки более удобны для его текущих исследований.

"Яйца лягушки развиваются в чашке Петри, поэтому вы можете наблюдать за развитием в реальном времени. С мышами так сделать нельзя, потому что их развитие происходит in utero".

По словам Йодера, эмбрионом лягушки также можно манипулировать в реальном времени, что даёт наблюдателю возможность воочию увидеть, как различные генетические ситуации влияют на рост клеток.

"Вы можете вводить или удалять РНК и белки на уровне одной клетки. Вы можете заставить эмбрион развиваться так, как будто у него есть генетический дефект. Вы также можете изолировать кусочек ткани, что позволяет вам наблюдать за формированием конкретной структуры".

В настоящее время Йодер использует эмбрионы лягушек для идентификации взаимодействий белков развития. "Белки никогда не работают сами по себе, поэтому нужно выяснить, с чем они взаимодействуют". Используя технику под названием скрининг, этим летом он смог идентифицировать множество потенциальных белков-партнёров. Его следующий план — "определить, какой процент этих белков действительно взаимодействует, и каковы их взаимоотношения".

Клеточные исследования, подобные исследованиям Йодера, могут быть применены в ряде научных и медицинских областей. Йодер называет исследования рака одной из таких областей.

"Мой интерес заключается в том, как инструктируются клетки раннего эмбриона, что не ограничивается ранним развитием, так как это может быть применено ко всем стадиям развития. Если вы понимаете, как взаимодействуют клетки, вы лучше понимаете формирование тканей и органов".

"Кроме того, эту информацию можно использовать для лучшего понимания раковых фенотипов. Раковые клетки постоянно меняют свою идентичность. Мы сможем лучше понять метастазирование при раке, если выясним, как клетки изначально принимают свою идентичность".