Биологи создали систему микрофлюидной подачи градиента вещества в культуру клеток, с помощью которой из стволовых клеток удалось вырастить регионализованную в ростро-каудальном направлении нервную ткань. Клетки разных частей полоски нервной ткани экспрессировали маркеры переднего, заднего или спинного мозга.

На 14 день выращивания регионализация культуры соответствовала 8,5-дневному мышиному эмбриону. Модель является простым инструментом для исследования механизмов регионализации при эмбриональном развитии. Статья опубликована в журнале Nature Biotechnology.

В ходе эмбрионального развития клетки однородной нервной трубки дифференцируются в различные отделы нервной системы. На судьбу каждой клетки влияют сигнальные вещества, в окружении которых те находятся. Дифференциацию нервной трубки в ростро-каудальном направлении (от головы к хвосту) обеспечивает градиент Wnt-белков: под его влиянием формируются три первичных отдела (пузыря) головного мозга и спинной мозг. Дальнейшее развитие этих структур определяют локальные градиенты других сигнальных веществ.

Более подробно изучено формирование дорcо-вентральной (спинно-брюшной) асимметрии нервной трубки — здесь путь дифференцировки клеток определяет градиент веществ, перпендикулярный ростро-каудальной оси. Его влияние удалось воспроизвести в культуре эмбриональных стволовых клеток человека.

Ростро-каудальный же градиент пока удалось искусственно повторить лишь локально: когда на эмбриональные стволовые клетки воздействовали активатором сигнального пути Wnt (ингибитором гликоген-синтазы-киназы-3, иГСК3), они развивались по пути хвостового конца нервной трубки.

Ученые из Дании и Швеции под руководством Агнете Киркебю (Agnete Kirkeby) из Копенгагенского университета попробовали воспроизвести ростро-каудальную дифференциацию целой нервной трубки в культуре.