Щоб ближче в реальному часі поглянути на розвиток плоду та краще зрозуміти можливі причини вроджених вад та інших проблем зі здоров’ям, вчені звернулися до джерела, якого ви могли не очікувати: перепелиних яєць. Насправді, наш ранній розвиток як живих істот схожий на розвиток перепелів, і оскільки їхні ембріони ростуть в яйцях, їх можна відносно легко сканувати. Пташині яйця давно віддають перевагу вченим для вивчення ембріонів.
Тут австралійські дослідники використовували яйця перепелів, вирощених для експресії флуоресцентного пептиду, який зв’язується з білками актину, які утворюють структуру раннього ембріона, що називається актиновим цитоскелетом. Цей підхід дозволив їм спостерігати, як клітини мігрують і об’єднуються для формування органів.
«Ми вперше побачили зображення з високою роздільною здатністю в режимі реального часу важливих ранніх процесів розвитку», — каже біолог розвитку Мелані Вайт з Університету Квінсленда. «Дотепер більшість наших знань про постімплантаційний розвиток отримували з досліджень на статичних слайдах у фіксовані моменти часу».
Команда змогла побачити дуже ранні стадії формування серця, головного та спинного мозку. Для захоплення флуоресцентного маркера, який окреслював рух клітин, використовували різноманітні мікроскопічні інструменти. Одне зі спостережень стосувалося того, що нервова трубка, попередник центральної нервової системи, «застібається», коли клітини з’єднуються разом.
«Ми бачили, як клітини простягаються через відкриту нервову трубку своїми виступами, щоб контактувати з протилежною стороною – чим більше виступів утворювалося в клітинах, тим швидше трубка застібалася», – пояснює Вайт. «Якщо цей процес піде не так або порушиться, і труба не закриється належним чином протягом четвертого тижня розвитку людини, ембріон матиме дефекти головного та спинного мозку».
Подібні зв’язки були зроблені в стовбурових клітинах, які згодом сформували серця перепелів.
«Ми змогли відобразити філоподії зі стовбурових клітин серця глибоко всередині ембріона, коли вони вперше вступили в контакт, стирчали виступами та захоплювалися за оточення та одна за одну, щоб сформувати раннє серце», — каже Вайт. «Це перший випадок, коли хтось зафіксував актиновий цитоскелет клітини, який полегшує цей контакт у живих зображеннях».
Окрім захоплюючого уявлення про раннє життя, це дослідження є важливим для розширення наших знань про те, як і чому виникають вроджені дефекти. Коли процеси з’єднання зриваються, це може призвести до проблем для немовляти, що розвивається.
Спостереження за тим, як ці біологічні перетворення відбуваються в реальному часі та в найменших масштабах, повинно бути корисним у майбутньому для пом’якшення або принаймні визначення ризику вроджених вад. Команда планує ще багато досліджень перепелиних яєць за допомогою цього процесу.
Вчені продовжують удосконалювати свої моделі та своє розуміння того, що відбувається в утробі матері, і завдяки цьому ми можемо працювати над тим, щоб зробити більше вагітностей максимально здоровими.
“Наша мета – знайти білки або гени, які можна буде використовувати в майбутньому для скринінгу вроджених дефектів”, – говорить Уайт. «Ми дуже в захваті від можливостей, які ця нова модель перепелів пропонує для вивчення розвитку в режимі реального часу». Дослідження опубліковано в The Journal of Cell Biology.