Новое понимание раннего эмбрионального развития

Большинство неудачных беременностей прерываются на очень ранней стадии развития, ещё до того, как беременность можно обнаружить тестами. На этой критической стадии, примерно через неделю после оплодотворения, эмбрион имплантируется в матку и начинает сложный рост. Исследователи из Калтеха, используя эмбрионы мыши, получили новые данные об архитектуре эмбриона и структурах, обеспечивающих правильное развитие на этом этапе.

Работа даёт ключи к пониманию причин ранних выкидышей у человека.

Исследование проведено в лаборатории Магдалены Зерницкой-Гёц, профессора биологии и биоинженерии. Статья опубликована 6 мая в журнале Nature.

После имплантации в матку развивающийся эмбрион мыши меняет форму сферы на удлинённую чашу. Форму этой чаши ограничивает жёсткая базальная мембрана, которую производит один из клеточных слоёв. Это вызывало вопрос: как эмбрион может расти, будучи окружённым жёсткой мембраной?

Используя конфокальную микроскопию высокого разрешения, команда обнаружила в базальной мембране крошечные перфорации. Отверстия появились только в той части эмбриона, которая на этой стадии быстро растёт, что исключило артефакт метода. Оказалось, что отверстия необходимы для роста: они ослабляют сдерживающее действие мембраны, позволяя эмбриону увеличиваться.

Далее учёные выяснили, что положение отверстий меняется со временем. К шестому дню развития у эмбриона мыши они концентрируются на одной стороне удлинённой формы. Эта сторона, называемая примитивной полоской, — место, где эмбрион «нарушает симметрию» и начинает формировать линию клеток будущей продольной оси тела (от головы к хвосту). Это ключевой момент развития. Команда обнаружила, что развивающаяся полоска клеток выделяет фермент, который вызывает образование новых отверстий в подлежащей базальной мембране. Эти отверстия не только позволяют локальный рост, но и действуют как порталы для миграции клеток, формирующих тело.

«Эта работа на эмбрионах мыши должна помочь нам выяснить, действует ли тот же механизм в эмбрионах человека, позволяя им расти и развиваться после имплантации, когда слишком многие человеческие эмбрионы погибают», — говорит Зерницкая-Гёц.