Természet: Feltárja azokat a szekcióórákat, amelyek szabályozzák az emberi gerinc fejlődését

Több mint 20 évvel ezelőtt, a fejlõdési biológus, Olivier Pourquié laboratóriuma felfedezett egy cellás órát a csirkeembriókban, ahol a celluláris óra minden "kullancs" elõsegíti az ún.

A következő években Pourquié és mások egérsejteket alkalmaztak az úgynevezett szegmentációs óra első modelljeinek elkészítésére laboratóriumi edényekben, és további kísérleteket végeztek annak érdekében, hogy tovább tisztázzák a sok szervezetben a szegmentált órák mechanizmusát.

Bár ezek a kutatási erőfeszítések javították a gerinc normál és rendellenes fejlődésének megértését, eddig senki sem tudta megerősíteni, hogy létezik-e ilyen szegmentált óra az emberben.

Egy új tanulmányban Pourquié és kutatócsoportja arról számol be, hogy évtizedek óta tartó kemény munka után felnőtt szövetekből származó őssejteket használtak laboratóriumi tenyésztő edényekben az ilyen órák első tételének felépítéséhez. Ez az eredmény nem csupán az első bizonyíték arra, hogy egy szegmentált óra ketyeg az emberi testben, hanem a tudósok számára az első in vitro modelleket szolgáltatta az emberi gerinc korai fejlődésének tanulmányozására. A vonatkozó kutatási eredményeket online közzétették a Nature folyóiratban, 2020. január 8-án. A cikk címe: "Az emberi szegmentációs óra in vitro jellemzése".

Pourquié azt mondta: "Szinte semmit sem tudunk az emberi test szarkomerének fejlődéséről, amely a megtermékenyítés utáni harmadik hét és negyedik hét között alakul ki. Jelenleg a legtöbb nő nem tudja, hogy terhes. A modellünknek Erőteljes rendszer lehet a szakaszos órák alapvető szabályainak tanulmányozására. "

"Innovatív kísérleti modellünk lehetővé teszi, hogy összehasonlítsuk az egerek és az emberek fejlődését egymás mellett. Izgatottan örömmel fedezem fel az emberi fejlődés egyediségét" - mondta Margarete Diaz-Cuadros, a cikk társszerzője és a Pourquié laboratóriuma.

Ezek az őssejtmodellek megkönnyítik a gerinc fejlődési állapotának, például a veleszületett skoliozisnak és a paraxialis mezodermából származó szövetekkel kapcsolatos betegségek megértését. Ezek a szövetek tartalmazzák a vázizomokat és a barna zsírt az egész testben, valamint a csontokat, a bőrt és a csomagtartóban és a hátban lévő érrendszer belső falát.

Pourquié azt reméli, hogy a tudósok képesek lesznek felhasználni ezeket az új őssejtmodelleket differenciált szövetsejtek előállítására kutatás és klinikai gyakorlat céljából, például vázizomsejtek izomdisztrófiához és barna adipociták előállításához 2. típusú cukorbetegség esetén.

Noha a tudósok a felnőtt sejteket átprogramozták indukált pluripotens őssejtekké (iPS-sejtekké), majd azt indukálta, hogy több szövetet termeljenek a specifikus fejlődési utak mentén, az izom-csontrendszeri szövetek kezelése nehéznek bizonyult. Pourquié és munkatársai azonban végül felfedezték, hogy amikor a kapott iPS-sejteket egy standard tenyésztő tápközegbe merítik, csak két vegyület hozzáadása elősegítheti izom-csontrendszeri szövetek képződését.

"Körülbelül 90% -os hatékonysággal képes előállítani a paraxialis mezoderméből származó szövetet. Ez egy nagyon jó kezdet" - mondta Pourquié.

A Pourquié csapata embrionális őssejteket is felhasznált egy hasonló modell felépítéséhez.

A Pourquié csapata meglepődött, hogy az egér- és az emberi sejttenyészeteknél ez a szekcióóra ketyeg, és ezeket a sejteket nem kellett először az emberi testhez közelebb lévő háromdimenziós állványra helyezni.

"Elképesztő, hogy egy kétdimenziós modellben működik. Ideális modell" - mondta Pourqui.

A Pourquié csapata úgy találta, hogy ez a szegmentált órajel 5 óránként ketyeg az emberi sejtekben és 2,5 óránként az egérsejtekben. Azt mondták, hogy ez a gyakorisági különbség összhangban van az egér és az emberi terhesség idejének különbségével.

Pourquie egyik következő projektje annak tanulmányozása, hogy mi vezérli ennek a szegmentált óranak a változó sebességét, és ambiciózusabb az, ami szabályozza az embrionális fejlõdési idõt különbözõ fajokban. "Sok nagyon érdekes kérdés van, amelyekkel foglalkozni kell" - mondta.