Новата техника може да предостави мощна представа за ранната клетъчна диференциация

Кредит: Idse Heemskerk, Ph.D.

Сперматозоидът се среща с яйцеклетката, предизвиквайки каскада от събития, водещи до създаването на ембрион. Но как развиващите се клетки, които всички съдържат една и съща генетична информация, решават какви трябва да бъдат, когато пораснат? Как една клетка се диференцира в мускули, кожа, органи или дори нови яйцеклетки и сперма?

Новите изследвания могат да съдържат улики и да предоставят изумителна информация за развитието на първичните зародишни клетки, клетките, които в крайна сметка узряват, за да позволят възпроизвеждане.

„Въпросът за това как възникват първичните зародишни клетки при хората е труден за изследване, тъй като няма добра експериментална система, която да се използва“, каза Идсе Хемскерк, д-р, асистент в катедрата по биология, клетки и развитие.

Голяма част от изследванията до момента са фокусирани върху животински модели, които са несъвършени модели за човешкото развитие. Алтернативните проучвания, използващи клетки в чиния, също имат смесени резултати. Такива in vitro проучвания, обяснява Хемскерк, започват с плурипотентни стволови клетки, получени от човека – стволови клетки, проектирани да станат ембрионални с присъщия потенциал да генерират всяка клетка в тялото. След това тези клетки се култивират и наблюдават в продължение на няколко дни.

Въпреки това, “процесите на диференциация на стволови клетки са слабо контролирани и първичните зародишни клетки могат да бъдат едни от най-лошите”, обясни Хемскерк. “Добивът варира значително от клетъчна линия до клетъчна линия и от експеримент до експеримент.”

В статия, публикувана в списанието eLife, Heemskerk, изследователят Kyoung Jo, Ph.D., и техният екип описват мощна нова система от шаблони, която използва техника, наречена micropatterning, за да внесе известен контрол върху хаоса. С тази техника лабораторната чиния се модифицира, така че клетките да могат да се придържат само към определени области. Това води до по-организиран модел на диференциация на стволови клетки.

„Ако контролирате броя на стволовите клетки и начина, по който са подредени, тогава нещата, които правят, стават много по-повтаряеми и когато правят едно и също нещо всеки път, всъщност можете да дисектирате какво се случва“, каза той.

В чинията с микромодели плурипотентните стволови клетки надеждно образуват концентрични кръгове от различни типове клетки, които в човешкия ембрион възникват по време на процес, наречен гаструлация, обяснява Хемскерк. Клетките са разделени на три линии на тялото: външен слой, който се превръща в кожа и нерви, вътрешен слой, който се превръща в черва и органи, и среден слой, който се превръща в мускулни кости и кръв. В тези нови ин витро модели се вижда и четвърти тип клетки, първичните зародишни клетки, които се превръщат в репродуктивни клетки.

Хемскерк обяснява, че преди се е смятало, че тези клетки са чревни клетки, тъй като при мишки те експресират маркер, който може да се намери само в червата на мишката. Освен това моделът позволи на техния екип да определи защо клетките се подреждат по методичен начин. “Клетките изпращат сигнали една на друга, за да координират кой какво прави… и ние имаме лекарства, за да блокираме тези сигнали и да видим какво ще се случи”, обяснява Хемскерк.

Смята се, че един от тези сигнали, наречен BMP, задейства каскада за развитие на ембриони чрез активиране на друг сигнал, наречен WNT, който от своя страна активира различен сигнал, наречен Nodal. Като блокира всяка стъпка от тази каскада, екипът успя да идентифицира, че Nodal, а не WNT, както обикновено се смята, е най-важно за развитието на първични зародишни клетки.

Те също така открили, че първичните зародишни клетки винаги растат на фиксирано разстояние от ръба на кутията. Чрез намаляване на площта с микро шарки, те биха могли повече от удвоят добива на зародишни клетки, ключово развитие за изследователите, работещи върху основната наука за безплодието.

Хемскерк казва: “Опитваме се да разберем основните принципи на развитие и сигналите, които определят различните типове клетки. Сега имаме система, в която можем по-добре да проучим как възниква човешката зародишна линия.”


Потомство от зародишни клетки, извлечено от ин витро, получено от плъхове


Повече информация:
Kyoung Jo et al, ефективната диференциация на човешки първични зародишни клетки чрез геометричен контрол разкрива ключова роля за възловата сигнализация, eLife (2022 г.). DOI: 10.7554/eLife.72811

Информация за журнала:
eLife

Предоставено от Мичиганския университет

цитат: Новата техника може да предостави мощни прозрения за ранната клетъчна диференциация (10 май 2022 г.), извлечена на 11 май 2022 г. от https://phys.org/news/2022-05-technique-powerful-insights-early-cell.html

Този документ е обект на авторско право. Освен за честна употреба за целите на частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писмено разрешение. Съдържанието е предоставено само за информация.

Add Comment