Ученые сняли на 3D-пленку формирование сердца

В исследовании, опубликованном в журнале The EMBO Journal, ученые из Университетского колледжа Лондона и Института Фрэнсиса Крика использовали передовую технологию – усовершенствованную микроскопию светового листа – на специально созданной модели мышиного эмбриона. Эта методика позволяет освещать образец тонким слоем света и получать высокодетализированные трёхмерные изображения без повреждения живой ткани.

С ее помощью исследователи смогли наблюдать за отдельными клетками в течение двух суток, начиная с гаструляции – ключевого этапа эмбрионального развития, когда клетки начинают дифференцироваться и формировать основные структуры организма, включая сердце, – до момента, когда начинает формироваться зачаток сердца. В рамках исследования ученые использовали флуоресцентные маркеры, чтобы пометить кардиомиоциты – клетки сердечной мышцы – разными цветами, заставляя их светиться. В сочетании с технологией микроскопии светового листа это позволило создать детализированное покадровое видео развития сердца.

Изображения делались каждые две минуты в течение 40 часов, что обеспечило беспрецедентно высокое пространственное разрешение. Эти снимки зафиксировали, как клетки перемещаются, делятся и участвуют в формировании первых структур эмбриона, включая зачаток сердца. Каждый светящийся кардиомиоцит можно было проследить до его исходной клетки, что позволило ученым составить генеалогическое древо клеток. Благодаря этому они точно определили, когда и где в эмбрионе впервые появились клетки, формирующие сердце.

На ранних стадиях эмбриональные клетки были мультипотентными – то есть способными превращаться в различные типы клеток. Среди них были не только будущие кардиомиоциты, но и, например, эндокардиальные клетки, которые выстилают внутренние стенки сосудов и сердечных камер.

Однако исследование показало, что уже в течение первых четырех-пяти часов после начала гаструляции появляются специализированные клетки, предназначенные исключительно для формирования сердца. Эти клетки ведут себя упорядоченно и демонстрируют высокий уровень организации с самых ранних этапов развития.