Ученые из Института Фрэнсиса Крика добились значительного прорыва в области биологии развития, создав в лабораторных условиях хорду — ключевой структурный компонент позвоночных. Это достижение, опубликованное в журнале Nature 18 декабря, открывает новые перспективы для изучения раннего развития человека и патологий, связанных с позвоночником и нервной системой.
Хорда — это стержнеобразная ткань, играющая важнейшую роль в формировании позвоночника и нервной системы на ранних стадиях эмбрионального развития. До недавнего времени она не удавалась воспроизвести в лабораторных моделях, что ограничивало исследования в области нарушений, связанных с позвоночником, межпозвоночными дисками и нервной тканью.
В рамках нового исследования ученые смогли смоделировать процесс формирования хорды с использованием человеческих стволовых клеток. Этот процесс был основан на тщательно разработанной последовательности химических сигналов, которая была заимствована из изучения куриных эмбрионов, а также данных о развитии эмбрионов мышей и обезьян. В результате стволовые клетки начали формировать миниатюрную «стволообразную» структуру, длиной всего 1-2 миллиметра, которая содержала развивающуюся нервную ткань и костные стволовые клетки, отражающие процесс развития у человека.
«Мы смогли создать хорду, которая действует как своеобразный «GPS» для развивающегося эмбриона. Она помогает формировать основные оси тела и направляет развитие позвоночника и нервной системы», — пояснил Джеймс Бриско, руководитель группы и старший автор исследования. Ученые считают, что это открытие может стать основой для дальнейших исследований врожденных дефектов позвоночника и состояний межпозвоночных дисков, которые со временем могут привести к болям в спине и другим заболеваниям.
Тиаго Рито, первый автор исследования, отметил: «Мы наконец нашли правильные химические сигналы, которые позволяют вырастить хорду в лаборатории. Это, по сути, ключевой момент, который делает наш прорыв возможным». Он добавил, что полученные структуры ведут себя так, как и хорда в нормальном эмбриональном развитии, и могут посылать сигналы, которые способствуют правильной организации тканей.
Этот прорыв может изменить подход к лечению заболеваний позвоночника, а также стать основой для изучения более сложных нарушений, связанных с нервной системой и развитием тела. Учёные надеются, что их работа позволит создать новые методы лечения и диагностики врожденных дефектов, а также поспособствует лучшему пониманию фундаментальных механизмов, лежащих в основе развития человека.