В новой публикации в журнале eLife первые авторы Дженнифер Фогель из USC, Дэниэл Лейкленд из Lakeland Applied Sciences и его коллеги изучают развитие грудной клетки позвоночных, которая поддерживает тело, защищает внутренние органы и обеспечивает жизнь на суше.В своем исследовании авторы описывают простой вычислительный инструмент, который моделирует выбор, который клетки делают во время развития грудной клетки у ранних эмбрионов мыши.
Некоторые клетки решают стать костной частью каждого ребра, которое соединяется с позвоночником, в то время как другие клетки предпочитают формировать хрящевую часть каждого ребра, соединяющего грудину. Понимание этого процесса потребовало от команды интегрировать эффекты роста клеток, их гибели и клеточной коммуникации в свой вычислительный инструмент, чтобы получить представление о том, как формируется скелет.
Используя модель, ученые предполагают, что разные уровни секретируемого белка, называемого Hedgehog (Hh), важны для клеток, чтобы принять решение о формировании кости или хряща. Высокий уровень Hh смещает клетки в сторону создания костного компонента. По мере того, как Hh перемещается дальше от своего источника по средней линии спины, концентрации Hh снижаются. Более низкие концентрации смещают клетки в сторону создания более удаленного хрящевого компонента каждого ребра.
Решение каждой клетки внести свой вклад в костный или хрящевой компонент, вероятно, фиксируется на раннем этапе, когда эмбрион очень мал, и поддерживается по мере экспоненциального роста эмбриона.«Наше исследование предполагает, что независимо от того, рождает ли эмбрион большого слона или маленькую мышь, реберный скелет уже сформировался, в то время как эмбрион меньше рисового зерна», — пояснил Мариани, доцент биологии стволовых клеток. регенеративная медицина и главный исследователь Центра регенеративной медицины и исследования стволовых клеток им.
Эли и Эдит Брод при Калифорнийском университете. «Кроме того, разработанный нами подход к моделированию может быть использован для понимания проблем построения новых тканей у взрослых после травм».Ин Кён Ма из Университета Южной Калифорнии также внес свой вклад в исследование.
Финансирование поступило от Университета Южной Калифорнии и NIH NIAMS. Фогель получил стипендию от Калифорнийского института регенеративной медицины.