Ученые смоделировали работу часов сегментации человека — Naked Science
5 минут
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, 21:25
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

Вчера, 19:01
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

Вчера, 20:48
5 минут
Мария Кривоченко

Ученые создали компьютерную сеть, которая имитирует человеческий мозг. Благодаря ей удалось выяснить, как человек обрабатывает движущиеся изображения, и понять, как появляются оптические иллюзии.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

Вчера, 21:25
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

23 февраля
4 минуты
Виктория Сафронова

Звук — шум от передвижения марсохода — записан одним из его микрофонов.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

2 февраля
44 минуты
Александр Березин

В научном журнале The Lancet появились итоги клинических испытаний «Спутника-V», и на первый взгляд эта публикация — триумф. Российская вакцина показала эффективность выше, чем у Pfizer и Moderna. Увы, на этом хорошие новости закончились. Плохих две.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: