Невероятное достижение стало возможным благодаря использованию передовой технологии микроскопии светового листа — метода, при котором тонкий луч света освещает образец, позволяя создавать четкие 3D-снимки без повреждения ткани. В результате ученые смогли наблюдать, как отдельные клетки перемещаются, делятся и превращаются в элементы будущего сердца, начиная с критического этапа гаструляции — одного из первых моментов, когда клетки начинают специализироваться и организовываться в структуры будущего органа.
На протяжении 40 часов, с интервалом в две минуты, исследователи делали снимки эмбриона, используя флуоресцентные маркеры, благодаря которым клетки сердечной мышцы — кардиомиоциты — светились разными цветами. Это позволило не только наблюдать за развитием клеток, но и отследить путь каждой из них до ее предшественника, построив таким образом своеобразное «генеалогическое древо» сердца. Удивительным открытием стало то, что первые клетки, из которых формируется исключительно сердце, появляются очень рано — всего через несколько часов после начала гаструляции. Эти клетки ведут себя вовсе не хаотично, как можно подумать: они следуют по строго определенным маршрутам, словно с самого начала знают, какую часть сердца им предстоит сформировать — предсердие или желудочек.
Как объясняет автор работы, доктор Кензо Иванович из Института здоровья детей имени Грейт Ормонд-стрит при UCL, настолько упорядоченное поведение клеток вообще не укладывается в традиционные представления о ранней эмбриональной миграции. До сих пор ученые считали, что сердце формируется из неоднородной массы клеток, которые уже затем, постепенно приобретают нужные свойства. Однако новое исследование показало совершенно противоположное: клетки, предназначенные для формирования сердца, появляются организованно и целенаправленно двигаются по заданным траекториям уже на самых ранних этапах образования этого важного органа.
Открытие британских ученых заставляет специалистов в корне пересмотреть имеющийся на данный момент подход к пониманию врожденных пороков сердца — распространенной патологии, с которой сталкивается в среднем один из ста новорожденных. По словам соавтора работы Шаймы Абукар из Института сердечно-сосудистой науки при UCL, теперь им предстоит выяснить, какие сигналы координируют столь сложную «хореографию» клеточного движения. Ведь сердце, как оказалось, развивается не из какого-то одного источника, а из множества различных клеточных групп, которые появляются в разное время и в разных местах.
Исследование может стать основой для революционных разработок в области регенеративной медицины и биоинженерии. Понимание того, как именно формируется сердце, позволит ученым в будущем точнее воспроизводить ткани этого органа в лабораторных условиях и создавать методы лечения, основанные на программировании клеток с заданной структурой и функцией. Как подчеркивает доктор Иванович, результаты исследования дают надежду на разработку новых подходов к созданию органов «с нуля» — с учетом скрытых, но точных биологических алгоритмов, которые управляют развитием сердца еще до того, как оно начинает биться.
Тем временем хирурги недавно, впервые в нашей стране, устранили редкий порок сердца у взрослого через миниразрез в груди.
