Впервые детально описано развитие эмбриона животного

Молекулярным биологам впервые удалось увидеть своими глазами полный цикл развития зародыша – от яйцеклетки до поздних эмбриональных стадий. Новая технология флуоресцентной микроскопии, разработанная учёными, позволила воспроизвести трёхмерную модель процесса.

Входе эксперимента было получено видеоизображение того, как из однойклетки вырастают десятки тысяч (иллюстрация Philipp Keller/EMBL).

Группа исследователей из Европейской лаборатории молекулярной биологии в Гейдельберге (European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg) под руководством Филиппа Келлера (Philipp Keller) уже давно работает над созданием так называемой карты эмбриогенеза – подробного описания внутриутробного роста клеток позвоночных животных.

В отчёте, опубликованном в журнале Science, немецкие учёные заявляют, что им удалось приблизиться к разрешению этой непростой задачи – с помощью сканирующего лазерного флуоресцентного микроскопа (digital scanning laser light sheet fluorescence microscope — DSLM).

Схематическое устройство микроскопа: 1 – источник лазерного излучения; 2 – акустико-оптический регулируемый фильтр (AOTF); 3 – лазерный сканнер; 4 – рукав лазерной установки; 5 – "коробочка" для исследуемых образцов; 6 – внутренний детектор; 7 – два флуоресцентных детектора с камерами. По словам авторов исследования, разработанная ими технология может быть использована для наблюдений за эмбриональным и клеточным развитием не только рыбок, но и мышей, к примеру (иллюстрация Keller et al.)

Этот прибор "просвечивает" подопытный организм в разных плоскостях и во всех измерениях, что позволяет построить 3D-модель.

По словам авторов новой технологии, активно используемая на данный момент альтернатива – конфокальный флуоресцентный микроскоп (confocal fluorescence microscope) – обладает в 5-6 тысяч раз более интенсивным излучением, что зачастую делает его малопригодным для наблюдения за живыми клетками.

Именно поэтому аналогичное детальное описание эмбриогенеза до сих пор было сделано лишь в отношении неприхотливых червей Caenorhabditis elegans и морских асцидий Ciona intestinalis — но не для представителей царства животных.

С помощью технологии DSLM зародыш сфотографировали с 24 различных углов – это позволило создать трёхмерную модель. Например, данная иллюстрация представляет собой результат компоновки 2048 снимков, сделанных под разными углами, – всего были использованы 49 152 снимка (иллюстрация Keller et al.).

Теперь же биологам удалось "заснять" первые 24 часа жизни зародыша популярной аквариумной рыбки Danio rerio или зебрового данио.

Всего было сделано более 400 тысяч изображений, причём технология DSLM позволила отследить появление и метаморфозы каждой отдельной клетки.

Йохен Виттбродт (Jochen Wittbrodt), один из участников проекта, считает, что полученные результаты могут быть использованы как в практических, так и в образовательных целях.

Что касается практического применения, то здесь, по мнению авторов эксперимента, вполне реально достичь значительного прогресса в изучении клеточных мутаций – путём сравнения развития "нормальной" и заражённой особей, к примеру.

Арманд Лерой (Armand Leroi) из Имперского колледжа Лондона (Imperial College London), напоминает, что Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2002 года вручили как раз за аналогичное исследование в отношении нематод. "Это очень похожая работа", — уверен учёный.

Membrana.ru