Биологи измерили вязкость растущих эмбрионов

Американские ученые разработали метод, позволяющий изучать механические свойства развивающихся тканей in vivo. Метод, основанный на внедрении в ткань магнитных микрокапель, описан в журнале Nature Methods.

Механические и пространственные свойства непосредственного окружения клеток в развивающемся эмбрионе играют ключевую роль в судьбе этих клеток при развитии эмбриональных тканей и органов. Это подтверждают эксперименты со стволовым клетками, в которых они дифференцируются в разные типы клеток в зависимости от механических свойств субстрата, на котором их выращивают. Например, по словам ведущего авторы нового исследования, если поместить эмбриональные стволовые клетки на желеподобный субстрат, по механическим свойствам аналогичный ткани мозга, то они дифференцируются в нейроны. Если же их поместить на более твердый субстрат, напоминающий эмбриональную кость, они превращаются в клетки костной ткани. До сих пор, однако, не существовало метода, который бы позволял in vivo и in situ оценивать механические свойства развивающихся эмбриональных тканей и органов.

Метод, разработанный авторами, основан на использовании ферромагнитных микрокапель, которые внедряют в пространство между клетками в развивающемся эмбрионе. При воздействии магнитного поля капли деформируются, толкая окружающие их клетки. Контролируя положение капель и силу магнитного поля, можно управлять воздействием, которое капли оказывают на клетки. При этом по сопротивлению, которое клетки оказывают двигающимся в ткани магнитным каплям, можно определять механические и пространственные свойства ткани.

Новый метод исследователи испытали на эмбрионах рыбок данио-рерио (Danio rerio), которые не только очень быстро растут, но и являются почти прозрачными. Внедрив магнитные капли в разные участки растущего эмбриона, исследователи показали, что механические свойства ткани меняются вдоль оси тела. На заднем, растущем конце эмбриона, ткани более «жидкие», похожие по консистенции на густой мед. Чем дальше от растущего конца находится ткань, тем более она вязкая и менее жидкая.

Новый метод позволит не только лучше понять механизмы, определяющие развитие тканей и органов в растущем эмбрионе, но и поможет изучать развитие опухолей in vivo. Также он может пригодиться для выращивания стволовых клеток и манипуляций с ними.

Недавно ученым удалось погрузить стволовые клетки в латентное состояние, погрузив их в гидрогель, имитирующий гликопротеин муцин — то есть изменив механические свойства окружения клеток. Также исследователи научились управлять развитием эмбриональных стволовых клеток при помощи импульсов света.