Ученые смоделировали работу часов сегментации человека — Naked Science
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.
Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

5 часов назад
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

4 часа назад
Василий Парфенов

Компания Microsoft несколько лет назад намеревалась не изменять номер своей основной операционной системы для компьютеров — «десятка» должна была остаться с нами надолго. Однако очередное крупное обновление, по мнению маркетологов, очевидно, оказалось достойно новой цифры в названии ОС. Windows 11 принесет пользователям не только новые функции, улучшения безопасности и быстродействия, а также измененный дизайн, но и лишится некоторых привычных элементов. Хотя если кто-то и расстроится из-за этого, то скучать будет лишь по парочке из них.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: