Прорыв в механике клеток: обнаружена причина аномального удлинения эмбриона и предложены возможности лечения
Исследовательская группа под руководством доцента кафедры машиностроения Гонконгского университета доктора Юаня Линя выяснила, что вызывает аномальное удлинение эмбриона, и предложила возможные новые способы лечения таких нарушений. Результаты опубликованы в Science Advances.
Механизм удлинения эмбриона
Ранее на модельном организме Caenorhabditis elegans было показано, что в процессе развития его эмбрион многократно удлиняется за счёт сократительных сил мышечных и шовных клеток в стенке зародыша. Этот процесс сопровождается значительной анизотропией цитоскелета и пластической деформацией клеток, но их роль и механизм развития оставались неясными.
Исследователи (доктора Чао Фан, Си Вэй и Сюэин Шао) показали, что наличие активного межклеточного сокращения в эмбрионе запускает:
Выравнивание и разрыв/перегруппировку актиновых филаментов.
Это приводит к клеточной анизотропии и пластичности.
Повышается внутреннее гидростатическое давление эмбриона.
В конечном итоге это движет его удлинением.
Ключевой вывод: постепенное переориентирование актиновых пучков должно быть синхронизировано с развитием внутриклеточных сил для удлинения эмбриона, которое затем дополнительно поддерживается пластической деформацией клеток, вызванной мышечным сокращением.
Значение открытия
- Предварительно установленная анизотропия необходима для правильного начала процесса удлинения.
- Дефекты в целостности или кинетике сборки актиновых пучков приводят к аномальному удлинению эмбриона, что хорошо согласуется с экспериментальными наблюдениями.
Исследование раскрывает механизм, с помощью которого активные клеточные силы и физический ответ клеток влияют на динамику удлинения эмбрионов, что углубляет понимание эмбрионального развития.
Потенциальное применение
Поскольку многие заболевания эмбриона вызваны дефектами внутренней структуры клеток и их аномальным механическим поведением, разработанная теоретическая модель может дать ключевые идеи для разработки новых стратегий диагностики и возможного лечения таких нарушений.
О группе исследователей
Команда доктора Линя — одна из самых активных в мире в области механики клеток. Они изучают физические механизмы таких биологических процессов, как морфогенез тканей, адгезия и миграция клеток, механотрансдукция, и исследуют их возможное биомедицинское применение, используя теоретическое моделирование, масштабное компьютерное моделирование и передовые микро-/нанотехнологии. Их предыдущие работы публиковались в PNAS и Physical Review Letters.