Новое понимание того, как клетки работают вместе, чтобы контролировать рост глаз рыб, было опубликовано сегодня в eLife.
Исследование предлагает систему, в которой клетки нервной системы сетчатки японской рисовой рыбы (также известной как медака) отдают приказы клеткам пигментного эпителия сетчатки, чтобы обеспечить правильное развитие глаз у этих животных. Полученные данные дополняют наше понимание того, как клетки могут координировать рост органов, и показывают, как случайность и расположение клеток в определенных тканях играют роль в этом процессе.
Растения и животные растут, создавая больше клеток. Стволовые клетки имеют решающее значение для этого процесса, поскольку они способны создавать копии самих себя, когда это необходимо. Чтобы организмы сохраняли правильные пропорции, рост должен регулироваться на уровне всего тела и размеров каждого органа и тканей внутри органа.
В рыбьем глазу ткань, которая видит свет (нервная часть сетчатки), и ткань, поддерживающая его (пигментный эпителий сетчатки), имеют свои собственные стволовые клетки, которые не смешиваются друг с другом. Когда эти разные ткани растут, они должны расти с одинаковой скоростью, иначе на глазах могут образоваться морщины, которые вызовут ухудшение зрения у животных.
«Координированный рост множества независимых тканей существует во всех живых организмах и важен не только для роста, но и для заживления ран и замены мертвых клеток», - объясняет первый автор Эрика Цингос, докторант Гейдельбергского университета. Центр Организационных Исследований (COS), Германия.«Когда этот контроль выходит из строя, это может привести к заболеваниям, включая рак. Поэтому важно понять, как ткани обычно соглашаются на создание новых клеток, и как случайный случай и окружение клеток могут изменить ситуацию. В нашем исследовании мы использовали medaka, чтобы увидеть, как стволовые клетки в нейронах сетчатки и пигментном эпителии сетчатки договариваются о создании новых клеток именно в то время, когда они необходимы».
Для этого команда объединила вычислительную модель с методом, называемым клональным анализом, который включает в себя отображение потомков одной клетки для построения «генеалогического древа клеток». Их анализ показал, что стволовые клетки в нейронах сетчатки действуют как своего рода босс во время роста, сообщая стволовым клеткам в пигментном эпителии сетчатки, когда создавать новые клетки. Клетки пигментного эпителия сетчатки проходят через периоды минимального деления, по-видимому, ожидая сигнала от нервных клеток сетчатки, прежде чем производить новые клетки по мере необходимости.
Удивительно, но команда также обнаружила, что случайная потеря стволовых клеток происходит в глазу медака и по-разному настраивается в нейронах сетчатки и ткани пигментированного эпителия сетчатки, чтобы обеспечить правильное развитие.
«Наши результаты показывают недооцененный механизм координации роста, когда одна ткань дает сигналы для синхронизации роста близлежащих тканей», - говорит старший автор Иоахим Виттбродт, профессор биологии развития в COS Гейдельбергского университета. «Такая стратегия может быть эволюционировали более широко в развитии органов у ряда других животных и растений.
«Это фундаментальное исследование подчеркивает цепочку команд между здоровыми тканями и может помочь в будущих исследованиях того, как эти взаимодействия нарушаются при заболеваниях», - добавляет Виттбродт. «Теперь наша цель - изучить, как клетки пигментного эпителия сетчатки интерпретируют сигналы, поступающие от нейронов сетчатки, чтобы снизить скорость клеточного деления».