Ученые из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) выяснили, что одним из ключевых сигналов, запускающих формирование тканей в эмбрионе, является не плотность упаковки клеток, как считалось ранее, а сила их сцепления друг с другом. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.
На ранних этапах развития эмбрион представляет собой скопление одинаковых клеток. Со временем они начинают распределяться по слоям и формировать будущие органы и ткани. Долгое время ученые полагали, что этот процесс запускается по мере того, как клетки все плотнее упаковываются. Однако новое исследование показало, что решающую роль играет другой фактор — клеточная адгезия, то есть прочность контактов между соседними клетками.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи наблюдали за развитием эмбрионов рыбок данио, которые позволяют отслеживать поведение отдельных клеток в реальном времени. Ученые научились независимо изменять плотность упаковки клеток и силу их сцепления.
Оказалось, что даже сильно сжатые клетки сохраняли подвижность, если связи между ними оставались слабыми. Напротив, усиление сцепления запускало переход ткани в более организованное состояние.
Когда сила контактов между клетками превышала определенный порог, они начинали самостоятельно выстраиваться в упорядоченные структуры. В ткани формировались заполненные жидкостью полости, а клетки приобретали признаки эпителия — ткани, которая впоследствии образует покровы органов и выстилает кишечник.
Особенно удивило исследователей то, что этот процесс происходил без изменения генетических программ или дополнительных химических сигналов. Одного усиления межклеточного сцепления оказалось достаточно, чтобы запустить самоорганизацию клеток.
По их мнению, физические свойства тканей работают вместе с генетическими механизмами и могут играть важную роль не только в эмбриональном развитии, но и в распространении раковых клеток, а также в выращивании искусственных тканей для регенеративной медицины.
Ранее ученые выяснили, что стресс до зачатия может изменить структуру сперматозоидов.