Как стволовые клетки становятся обонятельными нейронами в живом организме
Исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме и Университета Иллинойса в Чикаго описали сигнальные механизмы, определяющие переход обонятельных стволовых клеток в высокорегенеративные обонятельные нейроны, ответственные за обоняние.
Контекст: Клеточная дифференцировка включает деление, детерминацию пути развития и миграцию. Хотя in vitro стволовые клетки могут самоорганизовываться, как это происходит в живых организмах с их плотными микроокружениями и высоким уровнем "шума" в сигналах, было мало известно.
Методы: В работе, представленной на обложке специального выпуска Stem Cell Reports, использовались:
- Визуализация живых эмбрионов рыбки данио с высоким разрешением.
- Количественный трекинг клеточной судьбы.
- Секвенирование РНК единичных клеток (single-cell RNA sequencing).
Ключевое открытие: Учёные идентифицировали уникальный бистабильный тумблер-переключатель, который:
- Назначает различные клеточные судьбы клеткам-предшественникам.
- Управляет их сборкой в клеточные "окрестности" (cellular neighborhoods).
- Интегрирует сигналы, направляющие непрерывное нейроразвитие, на нескольких масштабах: от отдельных клеток до кластеров и целых органов.
Значение: Исследование описывает новую парадигму сборки клеточных окрестностей, через которую обонятельный эпителий интегрирует флуктуирующие стохастические сигналы для упорядочивания детерминации судьбы, дифференцировки и интеграции нейронов.
"Человеческий нос обновляет свои нейроны каждые пару месяцев на протяжении всей нашей жизни", — отмечает ведущий автор Анкур Саксена, Ph.D. — "Мы хотели ответить на фундаментальный вопрос: как стволовые клетки преобразуют флуктуирующие сигналы, чтобы снова и снова создавать новые нейроны?"
- Перспективы: Полученные на модели рыбки данио "молекулярные ответы" будут использованы для изучения аналогичных путей у других позвоночных с долгосрочной целью открытия новых терапевтических подходов при нейроразвивающихся и нейродегенеративных расстройствах.