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.
Позавчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Позавчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

Позавчера, 14:18
5 минут
Илья Ведмеденко

Британцы впервые за долгое время решили переоснастить свой танковый парк, приняв на вооружение условно «новый» основной боевой танк на базе Challenger 2.

Позавчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Позавчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

5 мая
6 минут
Сколтех

В России таких результатов не было уже около десяти лет. Его получение потребовало настоящей кооперации между исследователями ИВМ РАН, Сколтеха и МГУ.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[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: