Учёные раскрыли альтернативные пути формирования внутренних органов у эмбриона

Эмбриональные стволовые клетки человека, реагирующие на различные комбинации сигналов и формирующие разные типы тканей. Автор: Олли Индж

Исследователи из Института Фрэнсиса Крика, отслеживая судьбу отдельных эмбриональных стволовых клеток, обнаружили, что клетки энтодермы — ранние эмбриональные клетки, дающие начало таким тканям, как кишечник и лёгкие — формируются через несколько сходящихся путей развития. Это бросает вызов давним представлениям о том, что клетки следуют линейным траекториям.

Как объясняет руководитель группы Сильвия Сантос: «В раннем развитии, во время фазы гаструляции, эмбрион превращается из одного слоя клеток в многослойную структуру. Формируются три слоя клеток, известные как зародышевые листки, которые впоследствии становятся различными тканями тела — от сосудистой системы до нервной».

В новом исследовании, опубликованном в журнале Developmental Cell, команда Сантос объединила различные экспериментальные методики — транскриптомику одиночных клеток, количественную визуализацию живых клеток и математическое моделирование — чтобы отследить судьбу клеток.

Они обнаружили, что не существует единственного пути, и различные теории являются не конкурирующими объяснениями, а взаимодополняющими снимками человеческого развития. Учёные предложили объединяющую модель, которая примиряет конфликтующие модели спецификации мезодермы и энтодермы.

Команда также наблюдала влияние двух важных сигнальных молекул — Activin и BMP4, которые работали как вместе, так и в конкуренции, определяя, какой путь выберут клетки.

«Мы наблюдали определённые временные окна, когда клетки были чувствительны к этим сигналам», — объясняет Олли Индж, руководивший исследованием. — «Их относительные концентрации в этот период определяли, какой путь выберут клетки, подобно навигатору, выбирающему маршрут на основе текущей дорожной обстановки».

Автор: Developmental Cell (2025). DOI: 10.1016/j.devcel.2025.08.009

Загадкой остаётся, почему клетки могут выбирать разные пути к одной и той же судьбе, особенно когда некоторые пути кажутся более прямыми.

«Мы считаем, что это свидетельствует о важности этой стадии развития», — предполагает Сантос. — «Неспособность дифференцироваться в зародышевые листки во время гаструляции является основной причиной потери беременности, а без правильного формирования слоя энтодермы эмбрионы не смогут формировать жизненно важные внутренние органы. Таким образом, конвергенция этих клеточных линий обеспечивает надёжную основу для нашего развития».

«Фактически, эти ранние клеточные популяции настолько важны, что возможность эффективно получать их в лаборатории считается святым Граалем регенеративной медицины, и это приближает нас на шаг ближе».