Внеклеточные везикулы, направляющие эмбриональное развитие рыбки данио, могут иметь потенциал для медицины человека
Внеклеточные везикулы — наночастицы, заключённые в клеточные мембраны, — играют значительную роль в эмбриональном развитии рыбки данио, особенно в первые 72 часа.
Это результат исследования, проведённого в Университете Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU) и Университетской клинике Эрлангена (UKER), которое было опубликовано в Cell Communication and Signaling.
Впервые исследователи смогли изучить динамику внеклеточных везикул в течение четырёх дней, чтобы узнать больше об их значении для дифференцировки клеток и формирования органов. Результаты показывают потенциал для медицины человека, поскольку внеклеточные везикулы могут быть использованы в качестве целевой системы доставки лекарств.
Два типа везикул важны для формирования органов
Внеклеточные наночастицы играют важную роль в дифференцировке клеток и скоординированном росте органов в эмбриональной фазе. К ним относятся и так называемые внеклеточные везикулы (EV), которые выделяются клетками и заключены в двойную мембрану. Они транспортируют сигнальные вещества, такие как белки и матричную РНК (mRNA), и таким образом позволяют клеткам общаться друг с другом. Различают малые и крупные внеклеточные везикулы (smallEVs и largeEVs).
«Эта классификация связана не только с размером частиц, но и с различными способами их образования и их функциями», — объясняет д-р Линда-Мари Мульцер, врач детской и подростковой медицины в UKER и ведущий автор исследования.
До сих пор мало исследований было посвящено тому, какие фазы и процессы требуют EV, особенно в формировании органов. Эту пробел исследователи FAU и UKER надеются заполнить, изучая динамику везикул у рыбок данио.
«Личинки данио особенно подходят для наших исследований, потому что они почти полностью прозрачны, что позволяет нам наблюдать за развитием их внутренних органов», — объясняет Мульцер. Присутствие EV у личинок исследовали через 24, 48, 72 и 96 часов после оплодотворения с помощью проточной цитометрии, просвечивающей электронной микроскопии (TEM), анализа отслеживания наночастиц (NTA) и вестерн-блоттинга (WB), что позволило проанализировать EV и определить их размер и количество.
«Это первое исследование, в котором представлены микроскопические изображения везикул целых рыбок данио. Оно позволило нам чётко различить smallEVs и largeEVs и продемонстрировать, что по крайней мере два разных типа EV участвуют в эмбриогенезе данио», — говорит Мульцер.
Ещё одним важным открытием исследования стало то, что общее количество EV значительно возросло в первые 72 часа эмбриогенеза, и с гораздо более высокой скоростью, чем можно было бы ожидать, учитывая увеличение длины личинок. В то же время средний размер smallEVs также увеличился за этот период.
«Поскольку большинство органов формируются в первые три дня после оплодотворения, а созревание и рост происходят в основном после этого, увеличение количества EV предполагает, что они играют важную роль во время формирования органов у данио», — объясняет Мульцер. «Увеличение размера можно объяснить увеличением транспортной способности, поскольку метаболическая активность в клетках возрастает в этой фазе».
Исследователи считают свою работу началом более глубокого анализа, в частности, конкретных функций EV. «Наши эксперименты ещё не смогли показать, какими веществами нагружены EV. Кроме того, мы ещё довольно далеки от возможности расшифровать и описать все подтипы EV», — говорит Мульцер.
Если удастся определить, на какие органы конкретно нацелены соответствующие EV, это может открыть дверь для новых видов терапии — например, подавления нежелательного роста клеток или целенаправленного лечения органов эффективными лекарствами.