Британские биологи впервые смогли вживую наблюдать и записать на видеокамеру процесс появления в эмбрионе мыши двух «полюсов», управляющих развитием верхней и нижней половины тела будущего грызуна, и опубликовали методику и результаты своих наблюдений в статье в журнале Nature Communications.

В середине 1970 годов немецкий биолог Клаус Сандер (Klaus Sander) заметил, что эмбрион мушки-дрозофилы разделен на две относительно независимых части-«полюса», развитие которых протекает отдельно друг от друга. Если их отделить друг от друга, то можно получить две половинки насекомого, у одной из которых будет отсутствовать верхняя часть тела, а у второй – нижняя. Зародыш млекопитающих прикрепляется к стенке матки в момент появления полюсов, из-за чего ученые не могли изучить этот процесс вне организма матери.

Группа биологов под руководством Магдалены Церника-Гетц (Magdalena Zernicka-Goetz) из Гурдоновского института в Кембридже (Великобритания) разработала методику, которая заставляет эмбрионы развиваться вне утробы матери до стадии формирования «полюсов».

Церника-Гетц и ее коллеги научились «обманывать» зародыш с помощью двух ключевых субстанций – сыворотки крови из пуповины и экстракта соединительного белка-коллагена из хвоста крысы. Вытяжка из крови включала программу деления эмбриона, а белок защищал его от негативного воздействия пластиковых стенок чашек Петри, где выращивались культуры зародышей.

Ученые добавляли оба этих вещества в желеобразную питательную среду, в которой содержались эмбрионы мыши, и изучали их развитие при помощи микроскопов и подключенных к ним цифровых видеокамер.

Благодаря новой методике, ученые смогли детально изучить формирование отдельных слоев в структуре зародыша и последовавшее за ним появление «полюсов» развития. Для наглядности биологи вырастили несколько новых культур зародышей, клетки которых были раскрашены в разные цвета при помощи специальных красок-биомаркеров.

Развитие полюсов в эмбрионе мыши происходит следующим образом.

Сначала зародыш прикрепляется к волокнам соединительного белка и его первичный шарик – бластоцист – постепенно выпрямляется. В точке прикрепления к стенке «матки» образуется один полюс развития, после чего в случайной точке эмбриона появляется второй «командный центр». Затем пластинка зародыша заворачивается в цилиндр и полюса постепенно мигрируют на противоположные концы эмбриона.

Как полагают ученые, зародыши в искусственной матке были готовы к переходу в следующую стадию эмбрионального развития – гаструлу. Дальнейшие исследования в этом направлении помогут лучше понять, как формируется зародыш на ранних стадиях развития и какие клеточные механизмы дирижируют этим процессом, заключают Церника-Гетц и ее коллеги.