Глаза в фокусе: как механические силы формируют органы
Формирование нашего тела — результат сложных процессов, где генетика и биохимия взаимодействуют с ещё одной загадочной силой: микроскопическими механическими силами, которые клетки оказывают друг на друга в эмбрионе.
"Рост эмбриона и органов внутри него — тщательно контролируемый процесс. Клетки должны делиться и двигаться очень специфическим образом и в правильное время, чтобы изменить форму тканей", — говорит биолог-эволюционист Джорджина Стук-Вон.
Особый интерес представляет формирование глаза — одного из самых сложных и функционально важных органов. Правильное его развитие критически для выживания организма.
Новый подход к изучению механики развития
Исследование Стук-Вон в лаборатории профессора Отгера Кампаса в UCSB, поддержанное стипендией Otis Williams, сосредоточено на координации роста и механической среды во время органогенеза на модели рыбок данио (zebrafish).
Преимущества модели:
- Быстрое развитие (от яйца до личинки за 3 дня)
- Полная прозрачность эмбрионов в первый день, позволяющая наблюдать за живым организмом под микроскопом
Метод: измерение крошечных сил
Для исследования будут использованы новаторские методы Кампаса:
- Применение микрокапель на масляной или ферромагнитной основе
- Измерение и воздействие давлением на клетки эмбриона внутри развивающихся тканей и органов
"Понимание того, как глаз физически формируется в эмбриогенезе, стало бы крупным прорывом в нашем понимании органогенеза и предложило бы новые способы предотвращения дефектов развития, ведущих к мальформациям глаза", — отмечает Отгер Кампас.
Значение для медицины
Изучение механики тканеобразования важно не только для фундаментальной науки:
- Врождённые дефекты: Неправильно контролируемый рост тканей во время развития может вызывать врождённые пороки.
- Онкология: Изменения механической среды вокруг опухоли наблюдаются при некоторых раковых заболеваниях и могут быть связаны с неконтролируемой пролиферацией клеток.
Исследование носит междисциплинарный характер, объединяя биологов, физиков и инженеров для решения вопросов, недоступных одной научной дисциплине.