Ученые выпустили «атлас» эмбрионов, показывающий, как развиваются клетки с течением времени
Атлас предоставил данные о зарождении и росте клеток и позволил глубже понять биологические процессы человека. Zebrahub состоит из высококачественных покадровых съёмок эмбрионов под микроскопом и информации о генетической активности на каждом этапе их развития. Эмбрионы данио-рерио, используемые в этих исследованиях, имеют гены, аналогичные человеческим, а биологические процессы у всех позвоночных весьма схожи на начальных стадиях жизни. Это делает Zebrahub значимым инструментом для изучения клеточной организации и работы генов в процессе формирования организма.
По словам Луика Ройера, руководителя проекта Zebrahub, атлас дает возможность ученым наблюдать, как отдельные клетки изменяются и какую роль играют на разных стадиях эмбрионального развития. Он прольет свет на важные вопросы: почему у человека возникают врожденные дефекты, как формируются стареющие ткани, а также почему некоторые животные, например, данио-рерио, способны восстанавливать утраченные части тела, а люди — нет.
Для создания Zebrahub ученые разработали новый тип микроскопа, способный обрабатывать изображения в высоком разрешении и при этом сохранять эмбрионы в целости. Это оборудование использует тонкие полосы света, чтобы не повреждать клетки, как это происходит при стандартной лазерной съёмке. На протяжении 24 часов после оплодотворения ученые наблюдали за движением клеток, используя уникальное программное обеспечение, разработанное для анализа в 3D. В результате были изучены около 120 400 клеток из 40 эмбрионов на разных стадиях их роста.
Помимо визуальных данных о расположении клеток, исследователи анализировали, какие гены активируются в конкретные моменты, что позволило увидеть, как эти гены влияют на строение организма. В процессе анализа учёные идентифицировали уникальные клетки, такие как нейромезодермальные предшественники, которые впоследствии становятся нервными или мышечными клетками. Ранее считалось, что они развиваются только в нервные клетки, но результаты исследования внесли коррективы в это представление.
Доступный всем бесплатно Zebrahub уже привлек внимание ученых, занимающихся изучением заболеваний человека. Так, одна исследовательская группа использует Zebrahub, чтобы выяснить, какие белки могут быть причиной развития катаракты. Сравнение их данных с Zebrahub показало, какие гены активируются при формировании хрусталика глаза, что может привести к новым методам лечения.
Руководитель проекта объяснил, что выбор в пользу данио-рерио обусловлен сложностью изучения человеческих эмбрионов. Тем не менее, данные, полученные с помощью Zebrahub, открывают путь к пониманию многих аспектов человеческой биологии.
Читайте также нашу статью о 3D-атласе мозга человека.
