02.04.2020
София Жаботинская

Ученые смоделировали работу часов сегментации человека

3.6

Плюрипотентные стволовые клетки позволили понять, как синхронизируются и координируются различные гены на ранних этапах эмбрионального развития.

часы сегментации
Схема эксперимента по воспроизведению работы часов сегментации / © Alev, Toguchida, Ebisuya et al., Nature, 2020

Японские исследователи из Киотского университета воссоздали работу так называемых часов сегментации в человеческом организме — своего рода генетического расписания формирования различных тканей и органов. Статья об этом опубликована в Nature.

С первых мгновений после оплодотворения сложные сети биохимических и генетических взаимодействий приводят к формированию отличающихся друг от друга клеток. Они, в свою очередь, формируют разные типы биологических тканей и органов. Все эти процессы должны быть хорошо сбалансированы и выверены, чтобы развитие организма было равномерным. Большинство аспектов раннего развития человека ученым пока малопонятны. Главная причина этого — отсутствие подходящих биологических моделей, которые позволят воспроизвести соответствующие процессы.

Например, процесс под названием сомитогенез стартует на 20-й день после оплодотворения. При этом эмбрион делится на различные сегменты — сомиты, определяющие строение тела и дающие начало отдельным структурам. Процесс появления сомитов определяется часами сегментации — генетическим будильником, который дает сигналы для их формирования. Сомитогенез хорошо изучен у мышей, птиц и аквариумных рыбок, однако о том, как он проходит у людей, почти ничего не известно.

Японские ученые решили воспроизвести работу часов сегментации при помощи индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). Имитируя сигнальные пути, активные на первых этапах эмбрионального развития, исследователи превратили ИПСК в так называемую пресомитическую мезодерму, состоящую из клеток — предшественников сомитов.

Изучение активности генов в ходе моделирования показало наличие определенных периодов колебания, равных примерно пяти часам. Кроме того, ученым удалось оценить функции ключевых генов, связанных с формированием и развитием позвоночника. Используя технологии геномного редактирования, исследователи показали, что мутации в ключевых участках ДНК изменяли настройки генетических часов, включая их синхронизацию и периоды колебаний. Собрав ИПСК от пациентов с генетическими дефектами, ученые смогли определить характер мутаций и исправить их.

Работа показала, что стволовые клетки могут служить простой и удобной моделью для изучения эмбрионального развития. Это позволит значительно расширить рамки понимания раннего развития как человека, так и других живых существ.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 12:32
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Позавчера, 13:37
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу, что человеческий мозг уменьшился из-за процессов глобализации, кооперации и разделения труда.

Позавчера, 13:46
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

Позавчера, 12:32
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Позавчера, 13:37
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу, что человеческий мозг уменьшился из-за процессов глобализации, кооперации и разделения труда.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: