Новая методика проливает свет на раннюю дифференцировку клеток
Новое исследование предлагает ключи к пониманию того, как из одинаковых эмбриональных клеток формируются различные ткани, включая первичные половые клетки (клетки-предшественники яйцеклеток и сперматозоидов).
Проблема существующих моделей
Изучение возникновения первичных половых клеток у человека затруднено из-за отсутствия хорошей экспериментальной системы. Исследования на животных моделях неидеальны, а in vitro исследования с плюрипотентными стволовыми клетками человека дают нестабильные результаты: выход клеток сильно варьируется от линии к линии и от эксперимента к эксперименту.
Решение: микропаттернинг
В статье, опубликованной в eLife, команда под руководством Идсе Хемскерка описывает новую модель с использованием техники микропаттернинга. Чашки для культивирования модифицируют так, что клетки могут прикрепляться только к определённым областям. Это приводит к более организованному и воспроизводимому процессу дифференцировки стволовых клеток.
Результаты модели
В чашке с микропаттерном плюрипотентные стволовые клетки надёжно формируют концентрические круги различных типов клеток, возникающих у человеческого эмбриона в процессе гаструляции:
- Внешний слой (кожа и нервы).
- Внутренний слой (кишечник и органы).
- Промежуточный слой (мышцы, кости, кровь).
- Также виден четвёртый тип — первичные половые клетки.
Ключевые открытия
- Происхождение клеток: Ранее считалось, что эти клетки являются клетками кишечника (из-за маркера у мышей). Новая модель позволила идентифицировать их как отдельный тип.
- Сигнальный путь: Используя ингибиторы, команда исследовала сигнальный каскад, включающий BMP, WNT и Nodal. Блокируя каждый этап, они выяснили, что для развития первичных половых клеток наиболее важен Nodal, а не WNT, как считалось ранее.
- Контроль выхода: Обнаружено, что первичные половые клетки всегда развиваются на фиксированном расстоянии от края чашки. Уменьшая область с микропаттерном, учёным удалось более чем вдвое увеличить выход половых клеток.
Значение
Эта контролируемая система позволяет лучше изучать базовые принципы развития и сигналы, определяющие разные типы клеток, что важно для фундаментальных исследований причин бесплодия.