Как формируется и растет человеческое сердце. Видео
Ученые Университета Сан-Диего исследовали развитие сердца на мышиных моделях и на культурах сердечных клеток человека. Ученые сняли видео, на котором показано как развивается и функционирует сердце человека. Ученые считают, что понимание организации живых сердечных тканей позволит конструировать сложные многоклеточные ткани для восстановления сердца человека.
Сердце является первым органом, который формируется во время внутриутробного развития. Функционирование сердца во многом зависит от его формы. Но, как различные типы сердечных клеток координируются в пространстве при создании сложных морфологических структур, которые имеют решающее значение для функции сердца, остается неясным.
Модель сердца
Ученые построили модель развития сердца. Они объединили данные секвенирования одноклеточной РНК с устойчивой к ошибкам флуоресцентной гибридизацией in situ с высоким разрешением: были взяты живые сердечные клетки, к ним был добавлен флуоресцентный белок, а потом клетки были возвращены на место.
Этот подход помог выполнить пространственное картирование отдельных клеток, а затем ученые исследовали, как организуются клеточные сообщества, которые образуют отдельные структуры сердца.
Ученые обнаружили, что многие из этих типов сердечных клеток в дальнейшем выделяются в субпопуляции, которые поддерживают их специализацию в соответствии с клеточной экосистемой и анатомической областью. Оказалось, что субпопуляции желудочковых кардиомиоцитов (в том числе ответственных за сердечные сокращения) обнаруживают неожиданно сложную организацию поперек стенки желудочка и образуют вместе с другими клеточными субпопуляциями несколько клеточных сообществ.
Исследование межклеточных взаимодействий внутри этих сообществ с использованием генетических моделей живых мышей и систем плюрипотентных стволовых клеток человека на культуре выявило многоклеточные сигнальные пути, которые управляют пространственной организацией субпопуляций сердечных клеток во время морфогенеза стенки желудочка.
Подробные данные о клеточных взаимодействиях и специализации типов сердечных клеток, конструирующих человеческое сердце, предлагают новое понимание структурных заболеваний сердца и конструирования сложных многоклеточных тканей для восстановления сердца человека.