Команда из Университетского колледжа Лондона и Института Фрэнсиса Крика с помощью усовершенствованной микроскопии светового листа получила уникальные трехмерные изображения развивающегося сердца у живого эмбриона мыши, сообщает The Embo Journal.
Метод светового листа позволяет освещать образец тонким слоем света, не повреждая его, и получать четкие 3D-снимки. С помощью этой технологии исследователи наблюдали, как клетки будущего сердца появляются, делятся и перемещаются, начиная с ранней стадии развития, называемой гаструляцией. У человека этот этап происходит уже на второй неделе беременности.
Чтобы визуализировать процесс, ученые использовали флуоресцентные маркеры, которые заставили клетки сердечной мышцы (кардиомиоциты) светиться разными цветами. Это позволило снимать покадровое видео — изображение фиксировалось каждые две минуты на протяжении 40 часов. Так впервые в истории биологии было создано клеточное «генеалогическое древо» сердца — путь от первых эмбриональных клеток до начала формирования органа.
Выяснилось, что клетки, из которых в итоге складывается сердце, появляются и начинают движение по организованным маршрутам гораздо раньше, чем считалось. Уже через несколько часов после начала гаструляции они знают, куда двигаться и какой участок сердца им предстоит сформировать — предсердия, желудочки или эндокард (внутреннюю оболочку).
На самых ранних стадиях клетки эмбриона обладают мультипотентностью — способностью становиться разными типами тканей. Но ученые обнаружили, что специфические кардиогенные клетки выделяются очень рано и демонстрируют строго направленное поведение. Это говорит о том, что судьба клеток сердца предопределяется не спонтанно, а подчинена внутренним биологическим программам.
Мы увидели, что процесс, ранее казавшийся хаотичным, на деле напоминает слаженную хореографию. Это открытие может изменить представления о раннем развитии сердца и помочь в лечении врожденных пороков.
Исследование может стать основой для создания новых подходов в регенеративной медицине, например, для выращивания сердечной ткани в лаборатории. Авторы надеются, что эта технология поможет лучше понять механизмы формирования органов и откроет путь к точному моделированию и восстановлению поврежденных тканей.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как гены работают при тревожности.
