Австралийские ученые впервые записали на видео процесс формирования раннего эмбриона, что может помочь понять причины врожденных патологий у людей. Исследователи наблюдали, как клетки эмбриона перепелки перемещаются по своей белковой основе, формируя сердце, позвоночник и мозг на ранней стадии развития эмбриона, известной как “нервная трубка”.
Используя инновационную технику с флуоресцентным белком, команда из Университета Квинсленда записала в реальном времени ранние стадии развития эмбриона. Клетки эмбриона светились благодаря внедренным белкам Lifeact, что позволило подробно рассмотреть их движение и взаимодействие. Руководитель исследования, доктор Мелани Уайт, отметила: “Эмбрионы птиц, таких как перепелки, являются отличной моделью человеческого развития, особенно на ранних стадиях, так как развитие многих основных органов, включая сердце и нервную трубку, очень похоже на человеческое”.
Около трех процентов всех детей рождаются с врожденными дефектами, наиболее распространенные из которых – патологии сердца и нервной трубки. Единственные доступные методы лечения – это операции, проводимые вскоре после рождения, а в более тяжелых случаях могут потребоваться пересадки органов.
Команда из Университета Квинсленда создала генетически модифицированный эмбрион перепелки, который производил флуоресцентный белок Lifeact. Гены, ответственные за создание этого белка, были введены прямо в клетки эмбриона, что позволило отслеживать их развитие. Доктор Уайт пояснила: “Снимать эти стадии эмбрионального развития у человека крайне сложно, так как они происходят после имплантации эмбриона в матку. Эмбрионы перепелки, растущие в яйце, гораздо легче поддаются изучению”.
Флуоресцентные белки позволили исследователям наблюдать за формированием белкового каркаса эмбриона, который дает клеткам форму и помогает им двигаться. Они увидели, как клетки, используя отростки, перемещаются и занимают свои места на этом каркасе, формируя зачатки сердца. “Это первый раз, когда удалось запечатлеть на видео, как актиновый цитоскелет клеток способствует их взаимодействию в живом эмбрионе,” – сообщила доктор Уайт.
Одним из ключевых открытий стал процесс “застегивания” клеток вдоль краев нервной трубки. Клетки сворачиваются в трубку и соединяются, образуя замкнутую структуру, которая станет мозгом и позвоночником (спинным мозгом). “Мы увидели, как клетки протягивают отростки через открытую нервную трубку, чтобы соединиться с противоположной стороной,” — говорит доктор Уайт. “Чем больше отростков они формируют, тем быстрее происходит ‘застегивание'”.
Присоединяйтесь к нашему телеграм-каналуДоктор Уайт подчеркнула, что именно этот процесс часто нарушается на четвертой неделе человеческого развития, что приводит к врожденным патологиям мозга или позвоночника. “Наша цель – найти белки или гены, которые можно использовать для будущих исследований или для диагностики врожденных патологий,” – добавила она.
Работа доктора Уайт и ее команды была опубликована в июне в Journal of Cell Biology. В их лаборатории продолжается изучение того, как мутации или материнские факторы, такие как диабет и дефицит питания, влияют на развитие и приводят к врожденным патологиям.
