Учёные раскрыли правила формирования рёбер
Исследователи из лаборатории стволовых клеток USC под руководством Франчески Мариани представили «рецепт» формирования рёбер, не требующий барбекю-соуса.
В новой публикации в журнале eLife первые авторы Дженнифер Фогель из USC, Дэниел Лейкленд из Lakeland Applied Sciences и их коллеги изучили развитие позвоночного грудного каркаса, который поддерживает тело, защищает внутренние органы и обеспечивает жизнь на суше.
В исследовании авторы описывают простой вычислительный инструмент, моделирующий выбор, который клетки совершают во время развития грудной клетки у эмбриона мыши на ранней стадии. Одни клетки выбирают путь формирования костной части каждого ребра, соединяющейся с позвоночником, а другие — путь формирования хрящевой части каждого ребра, соединяющейся с грудиной. Для понимания этого процесса команде потребовалось интегрировать в свою вычислительную модель эффекты роста клеток, их гибели и межклеточной коммуникации.
Используя модель, учёные предполагают, что различные уровни секретируемого белка Hedgehog (Hh) важны для принятия клеткой решения формировать кость или хрящ. Высокие уровни Hh смещают выбор клеток в сторону формирования костного компонента. По мере удаления от источника Hh на средней линии спины концентрация белка падает. Более низкие концентрации смещают выбор клеток в сторону формирования более дистального хрящевого компонента каждого ребра.
Решение каждой клетки вносить вклад в костный или хрящевой компонент, вероятно, фиксируется рано, когда эмбрион ещё очень мал, и поддерживается по мере его экспоненциального роста.
«Наше исследование предполагает, что независимо от того, даст ли эмбрион начало крупному слону или маленькой мыши, рёберный скелет самоорганизуется, пока эмбрион меньше рисового зерна», — пояснила Мариани, доцент кафедры биологии стволовых клеток и регенеративной медицины и главный исследователь в Центре регенеративной медицины и исследований стволовых клеток имени Эли и Эдит Брод при USC. — «Кроме того, разработанный нами подход к моделированию может быть использован для понимания проблем создания новых тканей у взрослых после травмы».