Как эмбриональные стволовые клетки создают спинной мозг, мышцы и кости?

Исследование учёных из Института Фрэнсиса Крика, Центра молекулярной медицины Макс-Дельбрюка в Берлине и Эдинбургского университета проливает свет на клетки, которые формируют спинной мозг, мышцы и костную ткань у эмбрионов млекопитающих. Исследование  опубликовано  в журнале Developmental Cell.

12

Нейроны (красные) и мышечные клетки (зеленые), полученные из NMP в лаборатории. Изображение: Джеймс Бриско, Институт Фрэнсиса Крика.

Эта работа может помочь в создании этих тканей из стволовых клеток в лабораторных условиях и привести к новым способам изучения дегенеративных состояний, таких как болезнь моторных нейронов и мышечная дистрофия.

Спинной мозг, мышцы и скелет эмбрионов образуются из группы клеток, называемых NMP (нейромезодермальные предшественники). Несмотря на то, что эти клетки участвуют в образовании многих тканей в организме, они немногочисленны и существуют у эмбрионов совсем недолго. Из-за такого малого количества и недоступности изучение NMP было сложным.

Но теперь, с помощью новейших молекулярных методов, группа учёных впервые расшифровала последовательную активность генов в NMP. Они использовали передовую технику, названную одноклеточным транскрипционным профилированием, которая анализирует отдельные клетки, чтобы дать детальное представление активности гена в каждой клетке.

Методика позволила команде определить молекулярный ключ нейромезодермальных предшественников и показать, что NMP, полученные в лаборатории из стволовых клеток в чашках Петри, очень напоминают NMP эмбрионов.

Это позволило команде использовать лабораторные NMP, чтобы больше узнать об этих клетках и о том, как они образуют спинной мозг, мышцы и костную ткань. С помощью управления клетками в чашках Петри и тестирования функции конкретных генов, исследователи перестроили регуляторный механизм и сформулировали математическую модель, которая объясняет, как NMP продуцируют соответствующие количества спинного мозга и костно-мышечных клеток.

«Для того, чтобы эмбрион плавно развивался, NMP должны создавать правильные типы клеток в нужных количествах в нужное время. Поэтому знание того, как клетки, такие как NMP, «принимают решения», является главным для понимания развития эмбриона. Одиночные методы профилирования клеток, в том числе те, которые мы использовали в этом исследовании, дают нам беспрецедентное понимание этой проблемы и предлагают новое и интересное представление о том, как эмбрионы производят различные ткани, формирующие взрослый организм», – говорит доктор Джеймс Бриско, возглавлявший исследование Института Фрэнсиса Крика.

Первый автор исследования доктор Мина Гути из Центра молекулярной медицины Макс-Дельбрюк в Берлине объясняет:

«Совершенствование нашего понимания NMP не только отвечает на важный эволюционный вопрос биологии, но также имеет большие перспективы для регенеративной медицины. Это делает нас на шаг ближе к возможности использования тканей у пациентов с заболеваниями, которые поражают мышцы и двигательные нейроны, чтобы изучить причины и прогрессирование этих заболеваний. Способность вырастить клетки в лаборатории, которые точно напоминают те, что найдены в теле, имеет для этого решающее значение».

Текст: Инна Егорова

 Developmental Cell.

“A Gene Regulatory Network Balances Neural and Mesoderm Specification during Vertebrate Trunk Development” by Mina Gouti, Julien Delile, Despina Stamataki, Filip J. Wymeersch, Yali Huang, Jens Kleinjung, Valerie Wilson, and James Briscoe in Developmental Cell. Published April 2017 doi:10.1016/j.devcel.2017.04.002

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *