Зародыши рыб помогут искусственно получать стволовые клетки
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.
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно