Учёные воссоздали в лаборатории «навигационную систему» тела
Учёные из Института Фрэнсиса Крика впервые создали модели из человеческих стволовых клеток, содержащие хорду — ткань развивающегося эмбриона, которая действует как навигационная система, указывая клеткам, где строить позвоночник и нервную систему.
Работа, опубликованная в Nature, знаменует значительный прогресс в изучении того, как формируется тело человека на ранних стадиях развития.
Хорда — стержневидная ткань, критически важная для организации тканей в эмбрионе. Это определяющая черта всех животных с позвоночником, но из-за сложности структуры её не удавалось воспроизвести в предыдущих лабораторных моделях развития туловища.
Как это сделали:
- Учёные проанализировали эмбрионы цыплят, чтобы понять естественное формирование хорды.
- Сравнив данные с опубликованной информацией по эмбрионам мышей и обезьян, они установили точные сроки и последовательность молекулярных сигналов, необходимых для создания хорды.
- Используя этот «рецепт», они применили точную последовательность химических сигналов, чтобы направить человеческие стволовые клетки к формированию хорды.
Результат:
Стволовые клетки сформировали миниатюрную «туловищеподобную» структуру длиной 1–2 мм. Она содержала развивающуюся нервную ткань и клетки-предшественники кости, расположенные в соответствии с паттерном развития человеческого эмбриона. Это указывает, что хорда побуждала клетки становиться правильным типом ткани в нужном месте и в нужное время.
Значение работы:
- Изучение врождённых дефектов: Модель может помочь в исследовании пороков развития, затрагивающих позвоночник и спинной мозг.
- Понимание проблем с дисками: Может дать представление о состояниях, влияющих на межпозвонковые диски — амортизирующие прокладки между позвонками, которые развиваются из хорды. Их дегенерация с возрастом часто вызывает боль в спине.
Ключевые цитаты:
- Джеймс Брискоу, руководитель исследования: «Хорда действует как GPS для развивающегося эмбриона, помогая установить главную ось тела и направляя формирование позвоночника и нервной системы. Теперь, когда у нас есть рабочая модель, открываются двери для изучения нарушений развития, о которых мы были в неведении».
- Тьяго Риту, первый автор исследования: «Поиск точных химических сигналов для получения хорды был похож на поиск правильного рецепта. Хорда в наших лабораторных структурах, по-видимому, функционирует так же, как и в развивающемся эмбрионе, посылая химические сигналы для организации окружающей ткани».