Эмбриоподобные клеточные конструкты – это агрегаты из разных типов стволовых клеток, которые при определенных условиях могут воссоздавать in vitro множество процессов, проходящих во время раннего эмбриогенеза млекопитающих. При помощи этого подхода уже были смоделированы такие процессы как: развитие из однородной клеточной массы бластоцистоподобного эмбриоида (Li et al., 2019) и имплантация in vitro и in vivo, в ходе чего эмбриоиды способны вызывать децидуализацию в матке мыши (Kime et al., 2019; Li et al., 2019; Zhang et al., 2019). Также эмбриоподобные клеточные конструкты позволяют моделировать процессы, проходящие в раннем постимплантационном развитии, например образование зародышевого цилиндра и гаструляцию (Brink Van Den et al., 2014; Shao et al., 2017; Zheng et al., 2019; Zhang et al., 2019; Sozen et al., 2018; Beccari et al., 2018).

Авторы работы, о которой пойдет речь в этом комментарии, описали механизмы сомитогенеза у гаструлоидов (эмбриоподобных конструктах, созданных из эмбриональных стволовых клеток мыши и схожих с эмбрионом мыши на стадии Е8,5). Также авторы статьи доработали методику создания этих конструктов и впервые показали образование сомитов в искусственно созданном гаструлоиде.

Сомиты, это парные сегменты, образующиеся из пресомитной мезодермы во время эмбрионального развития у сегментированных (группа в которую входят все позвоночные) животных. У человека сомиты образуются в конце третьей недели, а у мыши на 7-й день эмбрионального развития. Сомиты находятся по бокам от нервной трубки. Каждый сомит подразделяется на склеротом, миотом и дерматом, из которых впоследствии образуются костная и хрящевая ткань осевого скелета, скелетная мускулатура и соединительнотканная основа кожи.

У эмбриона мыши сомитогенез регулируется за счет активности сигнальных путей ретиноевой кислоты и FGF и Wnt, поступающих с противоположных концов эмбриона (Рис. 1.). Место схождения этих сигналов образует фронт дифференцировки сомитов, маркированный экспрессией Lfng. Новые сомиты образуются из мезодермы, начиная от переднего конца эмбриона к заднему, соответственно, фронт дифференцировки тоже двигается в сторону заднего конца тела эмбриона. Второй регулятор сомитогенеза – это , так называемые, часы сегментации, осцилляции активности сигнальных путей Notch, Wnt и FGF, проходящие от «хвоста» к «голове» (точнее к фронту дифференцировки сомитов) и повторяющиеся каждые два часа. Часы сегментации определяют возникновение новой пары сомитов.

Ранее при помощи метода RNA-tomoSeq было показано, что гены регуляторы сомитогенеза имеют схожий пространственный паттерн экспрессии у гаструлоидов и у нормальных эмбрионов на стадии E8,5. Поэтому авторы решили проверить, работает ли система регуляции сомитогенеза в гаструлоидах. В гаструлоидах действительно выделяется движущийся, Lfng+ участок, фронт дифференцировки. Также в гаструлоидах каждые два часа повторяется осцилляция активности сигнального пути Notch. Экспрессия Lfng во фронте дифференцировки пропадала при добавлении ингибитора сигнального пути Notch. Таким образом, В гаструлоидах была показана работа основных регуляторов сомитогенеза.

Несмотря на схожую с in vivo регуляцию сомитогенеза в гаструлоидах непосредственного образования сомитов в них не происходило. Авторам этой работы удалось модифицировать условия создания конструктов таким образом, что в гаструлоидах образуются сомиты. Основное условие для этого – это развитие гаструлоидов в разбавленном матригеле. При этом примерно у 50% гаструлоидов последовательно, от переднего конца эмбриона к заднему образуются сомиты. Также как и у эмбриона они имеют переднюю Tbx18+ и заднюю, UncX4.1+ части. Однако, правильного расположения сомитов в два ряда добиться не удалось.

Таким образом, было показано, что гаструлоиды могут быть использованы для моделирования и изучения сомитогенеза, что является еще одним преимуществом этой модели. К другим преимуществам относятся: возможность создания гаструлоидов с генетическими модификациями и возможность быстро создавать большое количество гаструлоидов для скрининговых исследований.

Новость подготовила © Измайлова Л.Ш.

20.04.2020