Зародыши рыб помогут искусственно получать стволовые клетки — Naked Science
9 минут
РНФ

Зародыши рыб помогут искусственно получать стволовые клетки

4.4

Российские ученые исследовали процесс появления стволовых клеток крови у эмбрионов рыб данио-рерио и показали, что для этого необходимы механические воздействия со стороны окружающих тканей и крови. Это открытие позволит искусственно создавать оптимальные условия для выращивания стволовых клеток крови in vitro. Такие клетки очень перспективны в медицине, так как могут использоваться для лечения людей с раком крови и анемией.

Danio rerio — модельный объект для изучения процессов развития / ©Tohru Murakami

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ). Стволовые клетки человека были открыты еще в начале прошлого века и практически сразу привлекли внимание ученых благодаря способности превращаться в клетки самых разных тканей и органов: хряща, кости, печени и других.

Первыми из них ученые описали стволовые клетки, которые дают начало всем клеткам крови. У позвоночных (в том числе и у человека) они находятся в красном костном мозге, но у эмбрионов изначально образуются в аорте из эндотелиальных клеток ее стенок.

Процесс формирования универсален для всех позвоночных, но протекает с некоторыми различиями. У рыбок данио-рерио часть эндотелиальных клеток покидает сосуд с брюшной стороны и выходит в полость тела. Далее мигрирующие клетки попадают в вену, которая лежит рядом, параллельно аорте, а оттуда по кровотоку — в печень плода.

Процесс развития эмбриональной аорты и выхода клеток представляет особый интерес, ведь изучив его, можно искусственно получать из эпителия стволовые клетки крови, способные к неограниченному числу делений. В медицине их используют для пересадки людям с раком крови и анемией, чтобы компенсировать нарушенное кроветворение и недостаток эритроцитов. Кроме того, при иммунодефицитах стволовые клетки крови помогают восполнить количество лейкоцитов, которые обеспечивают защиту организма от различных инфекций.

Чтобы изучить процессы, которые обеспечивают образование стволовых клеток, исследователи из Донского государственного технического университета (Ростов-на-Дону) создали математическую модель развития аорты эмбрионов рыб. При этом аорту рассматривали в виде эластичного цилиндра, на который действуют механические силы, подобные тем, что есть в теле зародышей данио-рерио.

Модель миграции гемопоэтических стволовых клеток из стенки аорты / ©Chalin et al / Scientific Reports / Иван Голушко

Эти рыбки представляют собой удобный модельный объект для изучения развития позвоночных животных, поскольку они дают большое потомство, неприхотливы, и самое главное — их эмбрионы прозрачны и развитие происходит вне материнского организма. Кроме того, геномы данио-рерио и человека содержат около 70 процентов общих генов, а их зародыши на ранних стадиях очень похожи, что позволяет изучать на этих рыбах различные патологии развития и тестировать лекарственные препараты для людей.

Оказалось, что для превращения эндотелиальных клеток в стволовые и их выхода из аорты необходимы определенное кровяное давление, а также механические силы, сжимающие аорту вдоль ее оси. Ученые показали, что продольное сжатие возникает из-за того, что окружающие аорту ткани растут медленнее, чем сама аорта. Сжатие изменяет форму сосуда: возникает неравномерность ее диаметра, одновременно с этим появляются первые стволовые клетки.

Установлено, что механическое сжатие служит своего рода сигналом для клеток, в ответ на который они изменяют форму, размер и положение. Изначально плоские клетки эпителия перемещаются в нижнюю (брюшную) часть аорты, под которой параллельно лежит вена, становятся округлыми, а затем и совсем теряют связь с соседями и покидают сосуд, не нарушая его целостности.

Предложенную модель ученые подтвердили, проанализировав рост зародышей данио-рерио с нарушениями развития. Так, у эмбрионов, имеющих очень слабый кровоток, клетки аорты не подвергаются необходимым напряжениям, что приводит к аномальной форме аорты и нарушает формирование стволовых клеток: они имеют неправильную яйцевидную форму и часто лопаются при выходе из сосуда. Подобный эффект наблюдался и у рыб, аорта которых из-за мутаций была нечувствительна к механическим сигналам от соседних тканей.

«Мне всегда нравилось работать с биологическими системами, рассматривая их через призму физики. С данио-рерио я “познакомился” еще во время работы над своей Ph.D. диссертацией в университете Монпелье под руководством профессоров Пармеджани и Рошаля. Сейчас благодаря поддержке РНФ я уже сам руковожу исследовательским проектом.

Он направлен на получение фундаментальных знаний о роли напряжений в превращении эпителиальных клеток в стволовые, но наши результаты несомненно имеют прикладное значение и будут способствовать совершенствованию методов производства стволовых клеток in vitro для медицинских целей.

Эффективный метод искусственного выращивания стволовых клеток крови, в том числе из тканей самого пациента, решил бы проблемы поиска донорского материала и его отторжения у пациентов и помог бы спасти множество жизней», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Иван Голушко, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории функционально-градиентных и композиционных материалов ДГТУ. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Вчера, 14:46
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

Вчера, 11:25
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

Позавчера, 16:35
9 минут
Мария Азарова

Шотландские исследователи провели когортный анализ: они сравнили риск госпитализации при заражении индийским и британским штаммами коронавируса, а также определили, кого вариант из Индии поражает чаще всего.

Вчера, 14:46
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

Вчера, 11:25
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

Позавчера, 16:35
9 минут
Мария Азарова

Шотландские исследователи провели когортный анализ: они сравнили риск госпитализации при заражении индийским и британским штаммами коронавируса, а также определили, кого вариант из Индии поражает чаще всего.

24 мая
23 минуты
Ольга Иванова

«Сексуальную революцию совершили задние сиденья автомобилей», – заявил в свое время американский общественный деятель Джерри Рубин. И ошибся. Раскрепощение нравов происходило задолго до появления машин, причем много раз. Оно напоминает движение маятника. Как и почему вершились «секшал революшнс» и стоим ли мы на пороге нового витка сексуальности или же нас ждет ужесточение морали? Об этом – в нашем материале.

9 июня
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда исследователей изучила геологию и условия существования самого большого моря в истории планеты — Паратетиса.

27 мая
51 минута
Александр Березин

Хотя в прессе много пишут об исключительно редких «побочках» от вакцин, практика показывает, что бояться надо совсем другого. Самым страшным врагом привитого остается... коронавирус. Даже после вакцин Pfizer или Moderna от него иногда умирают — и подобных случаев уже сотни. Разумеется, среди непривитых таких на порядки больше, но погибшим и членам их семей от этого не легче. Еще хуже то, что две из трех российских вакцин, похоже, защищают от ковида намного слабее Pfizer и Moderna. Это довольно странно с учетом того, что третий российский препарат в этом плане не уступает западным аналогам. Почему российские власти финансируют миллионные тиражи слабой вакцины, имея в распоряжении вполне полноценную?

[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: