Российские ученые исследовали процесс появления стволовых клеток крови у эмбрионов рыб данио-рерио и показали, что важную роль в нем играют механические воздействия со стороны окружающих тканей и крови. Открытие позволит искусственно создавать оптимальные условия для выращивания стволовых клеток крови in vitro, что перспективно для медицинских целей, например для лечения рака крови и анемий. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.
Ученые из Донского государственного технического университета создали математическую модель развития аорты эмбрионов данио-рерио. Аорту рассматривали в виде эластичного цилиндра, на который действуют механические силы, подобные тем, что есть в теле зародышей. Геномы данио-рерио и человека содержат около 70% 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.
Стволовые клетки, дающие начало всем клеткам крови, у позвоночных находятся в красном костном мозге, но у их эмбрионов они изначально образуются в аорте. 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. Изучение этого процесса может помочь научиться искусственно получать из эпителия стволовые клетки крови. В медицине их используют для пересадки людям с раком крови, анемией или иммунодефицитом.
Оказалось, что для превращения эндотелиальных клеток в стволовые и их выхода из аорты необходимы определенное кровяное давление, а также механические силы, сжимающие аорту. Продольное сжатие возникает из-за того, что окружающие аорту ткани растут медленнее, чем сама аорта, это служит сигналом для клеток, которые начинают менять форму, размер и положение. Плоские клетки эпителия перемещаются в нижнюю часть аорты, под которой параллельно лежит вена, становятся округлыми, а затем и совсем теряют связь с соседями и покидают сосуд, не нарушая его целостности.
«Мне всегда нравилось работать с биологическими системами, рассматривая их через призму физики. С данио-рерио я “познакомился” еще во время работы над своей PhD-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.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
