Механические сенсоры помогают координировать организацию клеток при развитии глаза

Биологи из RIKEN обнаружили, как механические силы направляют формирование глаз у эмбрионов цыплят. Исследование опубликовано в Science Advances.

У позвоночных зрительная система развивается из структуры, называемой глазным пузырьком, который образуется на конце нервной трубки. В норме глазной пузырёк разрастается вбок, и на концах этих выростов формируются два глаза. Если процесс нарушается, кончики пузырьков сливаются по центру лица, образуя один глаз — дефект, называемый циклопией.

Учёные исследовали, как сбои в гене sonic hedgehog (SHH) способствуют этой врождённой аномалии. Они сравнили коллективное движение клеток и его вклад в динамику тканей у здоровых эмбрионов цыплят и у эмбрионов, обработанных ингибитором SHH.

К удивлению исследователей, оказалось, что сигнальный путь SHH регулирует чувствительность и реакцию на физическую силу. Это направляет перестройку и движение клеток в соответствии со стрессовой средой внутри ткани переднего мозга.

«Направление стресса различается в зависимости от местоположения в ткани, что, в свою очередь, меняет направление и степень удлинения и сокращения, приводя к созданию нужной формы», — объясняет руководитель группы Ёсихиро Морисита.

Когда способность к механическому восприятию нарушается ингибитором SHH, клетки глазного пузырька теряют ориентацию и не могут осуществить боковое ветвление, необходимое для формирования пары глаз.

Это открытие важно, поскольку SHH играет ключевую роль в развитии многих органов. Механическое восприятие и ответная реакция могут быть гораздо более важным драйвером организации и формирования тканей, чем считалось ранее. «Случайное клеточное поведение из-за потери механосенсорной функции может быть общей причиной различных врождённых пороков», — отмечает Морисита.

Более глубокое понимание этого механизма также может помочь в попытках воссоздать формирование органов в лаборатории для исследований заболеваний или разработки трансплантируемых тканей.