Молекулярні сигнали допомогли лабораторному псевдозародку знайти перед і зад.
На найперших стадіях розвитку зародок ссавців являє собою мікроскопічний мішок з ембріональними стовбуровими клітинами всередині. Ці клітини, як відомо, можуть потенційно нескінченно ділитися, проте в ході ембріонального розвитку вони поступово перетворюються на різні типи інших клітин, що спеціалізуються на тій чи іншій функції. Але ж стовбурові клітини не просто перетворюються на інші - по ходу справи зародок змінює форму, у нього з'являються перед і зад, верх і низ, зачатки органів тощо.
Дослідники з Кембриджу і Женевського університету зуміли в лабораторних умовах направити розвиток стовбурової клітинної маси так, щоб вона стала схожа на справжній зародок саме за тривимірною структурою. Леонардо Беккарі (Leonardo Beccari) і його колеги взяли скупчення з приблизно двохсот п'ятдесяти ембріональних стовбурових клітин миші і помістили їх у живильне середовище, після чого за допомогою спеціальної речовини відразу ж включили в них сигнальний шлях Wnt. Сигнальними шляхами називають складні послідовності молекулярних реакцій, які поширюються по сигнальних білках. Такі шляхи регулюють всі сторони життя клітини, в тому числі поділ, а також керують спілкуванням клітини з її сусідами.
Wnt-шлях якраз з тих, що регулюють ембріональний розвиток і диференціювання клітин, тобто їх поступове перетворення зі стовбурових на спеціалізовані. Було відомо, що від нього залежить формування осей у зародку, однак у біологів, зрозуміло, тут залишалися питання до того, як саме працює Wnt-шлях, чи достатньо його одного, чи спрацює він у штучних умовах.
У статті в Nature йдеться, що Wnt-сигнал цілком працює на лабораторній грудці клітин і одного його цілком достатньо, щоб у такого псевдозародка з'явилися перед, зад, верх, низ, право і ліво. Їх появу можна було відстежити за активністю генів у різних частинах кластера: у його носовій частині гени працювали інакше, ніж у хвостовій, тощо. Зокрема, це було добре видно по Hox-генах, які якраз створюють план організму: у різних частинах зародка працюють різні Hox-гени, завдяки яким на місці хвоста з'являється хвіст, а на місці лапи - лапа. Вони підпорядковуються сигналам Wnt, і в псевдозародку було якраз добре видно, як в різних його частинах запускаються ті чи інші Hox. Можна сказати, що псевдозародиш як би перейшов на наступну стадію розвитку - він став так званим гаструлоїдом (тобто перетворився на щось, що імітує стадію гаструли в ембріональному розвитку).
При цьому спеціалізація частин тіла не пішла далі певної точки, тому що, наприклад, щоб почав формуватися зачаток голови, Wnt-шлях повинен замовкнути. Крім того, у гаструлоїда ніяк не могла б почати формуватися складна архітектура попередників різних тканин - одного тільки Wnt тут недостатньо. Але в будь-якому випадку автори роботи змогли прояснити роль одного з найголовніших сигнальних шляхів, заодно зрозуміли, що його можна вивчати на зародкових структурах, в буквальному сенсі зліплених на лабораторному столі - можливо, подальші експерименти тут допоможуть нам зрозуміти таємниці деяких вроджених патологій.
За матеріалами The Scientist.