Воссоздана периодическая структура развития позвоночника без биологических часов

Одна из самых драматичных фаз развития плода — формирование позвоночника из неструктурированных скоплений быстро делящихся клеток-предшественников. Нарушения этого процесса приводят к тяжёлым врождённым дефектам, таким как сколиоз.

Исследователи из Детского госпиталя Цинциннати и Университета Цинциннати обнаружили, как набор генов сегментационных часов задаёт темп формирования позвоночника. Мутации этих генов вызывают у людей врождённый сколиоз.

Ключевое открытие: учёные выявили, что падение уровня молекулярной сигнализации в клетках запускает образование нового сегмента (сомита). Сомиты позже формируют позвонки, рёбра, мышцы спины и кожу.

Эксперимент: используя генетически модифицированных рыб данио-рерио, команда смогла биохимически индуцировать образование сегментов по желанию, даже у рыб, лишённых генов часов, которые обычно контролируют этот процесс.

Значение работы:

• Механизм сигнализации консервативен от рыб до человека.
• Открытие может помочь понять происхождение других пороков развития плода.
• В перспективе это может привести к новым подходам в выращивании сегментированных тканей (например, позвоночника или пальцев) в лаборатории (органоиды).

Цитата автора: «Мы полагаем, что наше исследование вдохновит на инженерию повторяющихся тканей in dish с использованием пульсирующего воздействия на сигнальные градиенты».

Следующий шаг: поиск молекулярной связи между сегментационными часами и их нижележащим сигнальным путём, что может стать новой терапевтической мишенью.

Исследование опубликовано 14 декабря 2022 года в журнале Nature.