Badacze z University College London zaobserwowali ruch i podziały komórek tworzących serce zarodka myszy. Ich odkrycie może mieć duże znaczenie dla zrozumienia wrodzonych wad serca i rozwoju medycyny regeneracyjnej.
Naukowcy wykorzystali tzw. mikroskopię warstwową, czyli technikę obrazowania, w której za pomocą cienkich "arkuszy" światła można uzyskać trójwymiarowy obraz żywej tkanki bez jej uszkadzania. W ten sposób udało im się dokładnie obserwować mysie zarodki w kluczowym momencie rozwoju, podczas gastrulacji.
To właśnie wtedy komórki zaczynają się specjalizować i organizować w podstawowe struktury organizmu, w tym również serce. U ludzi etap ten przypada na drugi tydzień ciąży.
Badanie umożliwiło naukowcom zrozumienie komórkowego pochodzenia serca.
To pierwszy raz, gdy mogliśmy obserwować komórki serca z tak bliska i przez tak długi czas, podczas rozwoju ssaka. Najpierw musieliśmy nauczyć się hodować zarodki w naczyniu przez dłuższy okres - od kilku godzin do kilku dni - a to, co odkryliśmy, było całkowicie nieoczekiwane - mówi dr Kenzo Ivanovitch, autor badania opublikowanego w czasopiśmie "The EMBO Journal".
Zespół dr. Ivanovitcha oznaczył komórki mięśnia sercowego (kardiomiocyty) fluorescencyjnymi znacznikami, dzięki czemu komórki świeciły w różnych kolorach. Następnie przy użyciu mikroskopów naukowcy stworzyli precyzyjny film poklatkowy. Zdjęcia rejestrowano co dwie minuty przez 40 godzin.
Materiał pokazał, jak komórki się przemieszczają, dzielą i formują struktury serca. Co więcej, rozwój każdej oznaczonej komórki dało się prześledzić wstecz, tworząc swoiste "drzewo genealogiczne" serca.
Okazało się, że już na wczesnym etapie gastrulacji (zazwyczaj w ciągu pierwszych czterech do pięciu godzin po pierwszym podziale komórkowym) pojawiają się komórki, które będą tworzyć wyłącznie serce. W dodatku wykazują one wyjątkowo zorganizowane zachowanie. Nie poruszają się chaotycznie, lecz podążają wyraźnie określonymi ścieżkami, niemal tak, jakby z góry wiedziały, dokąd zmierzają i jaką rolę odegrają, czy to w tworzeniu komór serca, czy przedsionków.
Aktualnie naukowcy dążą do głębszego zrozumienia stojących za tym mechanizmów.
Odkrycie może zrewolucjonizować rozumienie wrodzonych wad serca, a także rzuca nowe światło na proces powstawania różnych organów. Skorzystać może na tym też medycyna regeneracyjna.
Mamy nadzieję, że w przyszłości nasze badania pomogą odkryć nowe mechanizmy formowania się narządów. Pozwoli to opracować zasady ich projektowania, które umożliwią precyzyjne programowanie wzorców i kształtów tkanek na potrzeby inżynierii tkankowej - podkreśla dr Ivanovitch.
Opracowanie: Mikołaj Wroński
