- Источник:
кадр видео, приложенного к исследованию / The EMBO Journal
Исследователи из Университетского колледжа Лондона и Института Фрэнсиса Крика (Великобритания) впервые покадровую 3D-видеосъемку процесса формирования сердца внутри живого мышиного эмбриона.
На уникальных кадрах можно в режиме реального времени наблюдать, как на ранних стадиях эмбрионального развития клетки сердца (кардиомиоциты) начинают спонтанно организовываться в предсердия и желудочки.
«Мы впервые смогли наблюдать за поведением сердечных клеток в ходе эмбрионального развития млекопитающих так близко и так долго. И то, что мы обнаружили, было совершенно неожиданным».
Ученые, статья которых опубликована в в течение нескольких дней выращивали в лаборатории мышиные эмбрионы, снимая происходящее в чашках Петри с помощью технологии, которая называется усовершенствованной микроскопией плоскостного освещения. Она позволяет с помощью тонкой полосы света получать подробные снимки крошечных образцов, создавая четкие 3D-изображения, но не нанося никакого вреда живой ткани. Снимки делались каждые две минуты в течение 40 часов.
Кардиомиоциты ученые пометили флуоресцентными маркерами, заставив их светиться разными цветами, что позволило детально наблюдать за тем, как клетки движутся, делятся и формируют примитивный орган. При этом каждый светящийся кардиомиоцит можно было отследить до самых его истоков, что позволило ученым точно определить, когда и где появляются в эмбрионе первые клетки, из которых формируется сердце.
Как зарождается сердце эмбриона: видео
В какой момент развития у эмбриона человека появляется сердце
Оказалось, что кардиомиоциты появляются уже на самой ранней стадии гаструляции — процесса, при котором клетки организма начинают специализироваться и организовываться в основные структуры организма, включая сердце (у людей это происходит на второй неделе беременности, а у мышей — примерно через шесть дней после начала развития эмбриона).
При этом ведут себя сердечные клетки чрезвычайно высокоорганизованным образом. Вместо того чтобы двигаться хаотично, они начинают следовать по определенным путям, как будто знают, куда идут и какую роль будут играть, активно формируя желудочки и предсердия. Именно на этом этапе обычно возникают аномалии в строении сердца у детей с врожденными пороками.
Зачем изучать формирование сердца у плода
Полученные результаты показывают, что направленное движение клеток в эмбрионе и определение дальнейшей судьбы его сердца происходят гораздо раньше, чем думали до сих пор.
«Это в корне меняет наше понимание развития сердца, показывая: то, что кажется хаотичной миграцией клеток, на самом деле управляется скрытыми закономерностями, которые обеспечивают правильное формирование органа», — пояснил Иванович.
По мнению исследователей, это открытие коренным образом меняет представление о причинах врожденных пороков сердца и подход к их лечению. Кроме того, теперь ученые лучше понимают, как выращивать ткани сердца в лабораторных условиях для использования в регенеративной медицине. В этой же сфере медицинской науки, кстати, могут пригодиться исследования гребневиков, которые, получив повреждение, сливаются в одно целое с сородичем.
