Фото: Kyoto University / Eiraku Lab
Медицина будущего

Ученые выяснили, как отдельные клетки формируют глаз

Исследование японских ученых позволило выявить важную роль механического воздействия в развитии сложных органов и тканей. Авторы работы надеются, что она станет новым этапом для выращивания трехмерных органов в пробирке.

Чтобы выращивать функционирующие органы в лаборатории, ученым необходимо точно понять, как они формируются из отдельных клеток. Команда из Киотского университета, о работе которой рассказывает Phys.org, решила отследить процесс развития глаза.

Ранее ученым уже удавалось вырастить из стволовых клеток глазной бокал — куполообразную эмбриональную структуру, которая предшествует глазу. Чтобы выяснить механизмы ее формирования на уровне отдельных клеток, специалисты воспользовались компьютерным моделированием.

Используя данные, полученные в экспериментах, они создали виртуальную копию мозговой ткани, из которой формируется зачаток глаза.

Вычисления показали, что в ходе клеточной дифференциации часть клеток на ее границе спонтанно меняет форму и образуют сгиб. Остальные клетки реагируют на эту деформацию, в результате чего часть ткани погружается внутрь, образуя чашевидную структуру.

Результаты моделирования проверили на культуре стволовых клеток мышей. Применив к определенным точкам ткани механическое напряжение, ученые вызвали ответную реакцию: выброс кальция, механическую обратную связь и изменение формы. Результаты эксперимента в точности совпали с компьютерной симуляцией.

Исследование указывает на важную роль механических сил в формировании тканей и органов. Ученые надеются, что дальнейшие работы в этом направлении откроют новые возможности в регенеративной медицине. Следующим этапом их исследований станет создание компьютерных моделей, описывающих развитие других органов.

По мнению инженера Майкла Макалпайна, уже в ближайшем будущем люди научатся создавать бионические структуры, более совершенные, чем настоящие органы чувств. Подобные импланты не только смогут возвращать людям зрение и слух, но и дадут им настоящие сверхспособности.