Визуализация развития перепелов проливает свет на врожденные пороки
Исследователи из Университета Квинсленда впервые получили изображения и видео раннего эмбрионального развития в реальном времени, чтобы лучше понять природу врожденных пороков.
Доктора Мелани Уайт и Янина Альварес из Института молекулярной биологии (IMB) использовали яйца перепелов, чтобы изучить, как клетки начинают формировать ткани, такие как сердце, мозг и спинной мозг.
Исследование было опубликовано в Journal of Cell Biology командой, в которую также вошли Мариз ван дер Спёй и Цзянь Сюн Ван из IMB.
Доктор Уайт отметила, что врожденные пороки затрагивают 3% австралийских младенцев, причем пороки сердца являются наиболее распространенными, а дефекты нервной трубки — вторыми по частоте.
«Поскольку перепела развиваются в яйце, они очень доступны для визуализации, и их раннее развитие очень похоже на человеческое в момент имплантации эмбриона в матку», — сказала доктор Уайт.
«Впервые мы увидели высокодетальное изображение важных ранних процессов развития в реальном времени. До сих пор большая часть наших знаний о развитии после имплантации была получена из исследований статических срезов в фиксированные моменты времени».
Исследователи создали перепелов с флуоресцентным белком, который подсвечивает структуру, называемую актиновым цитоскелетом. Она придает клеткам форму и облегчает их движение.
«Когда клетки мигрируют на ранних стадиях развития, они выпускают выступы, называемые ламеллиподиями и филоподиями, подобно рукам, которые вытягиваются, цепляются за поверхности, позволяя клеткам ползти, или достигают других клеток, чтобы сблизить их», — объяснила доктор Уайт.
«Нам удалось запечатлеть филоподии стволовых клеток сердца глубоко внутри эмбриона в момент, когда они впервые вступают в контакт, выпуская выступы и цепляясь за окружающую среду и друг друга, чтобы сформировать раннее сердце. Это первый случай, когда кому-либо удалось зафиксировать, как актиновый цитоскелет клетки обеспечивает этот контакт при визуализации вживую».
Исследователи также визуализировали открытые края нервной трубки и процесс её «застегивания» для начала формирования головного и спинного мозга.
«Мы увидели, как клетки протягивают свои выступы через открытую нервную трубку, чтобы контактировать с противоположной стороной — чем больше выступов формируют клетки, тем быстрее трубка "застегивается"», — сказала доктор Уайт.
«Если этот процесс нарушается и трубка не закрывается должным образом на четвертой неделе развития человека, у эмбриона будут дефекты головного и спинного мозга. Наша цель — найти белки или гены, на которые можно будет воздействовать в будущем или использовать для скрининга врожденных пороков. Мы очень воодушевлены возможностями, которые эта новая модель на перепелах теперь предлагает для изучения развития в реальном времени».