Nowa perspektywa w zakresie wizualizacji rozwoju serca
Formowanie się serca kręgowców podczas rozwoju jest bardzo skomplikowanym procesem, obejmującym kompleksowe współdziałanie czynników genetycznych i epigenetycznych. Proces ten, od zdeterminowania losu pojedynczych komórek serca do uformowania się zastawek, musi być dokładnie i bezbłędnie regulowany. Pomyłki na jakimkolwiek etapie tego procesu mogą prowadzić do wrodzonych wad serca. Morfogeneza serca ptaków przypomina analogiczny proces u ssaków. Serce ptaków i ssaków ma tę samą, czteroczęściową budowę. Ptasi zarodek jest więc odpowiednim modelem do badań rozwoju serca, a jego optyczna dostępność umożliwia bezpośrednią obserwację ruchu komórek. Celem projektu DYNIMHEART (Defining the biomechanics of the developing heart through high-speed dynamic fluorescent imaging in transgenic quail embryos) było udoskonalenie tego układu. Udało się to osiągnąć poprzez dynamiczne obrazowanie fluorescencyjne rozwoju układu naczyniowego. Badaczom udało się stworzyć transgeniczne przepiórki, u których zachodziła ekspresja białek fluorescencyjnych we wsierdziu lub komórkach śródbłonka. Dzięki charakterystyce widmowej możliwe było mapowanie ich ruchu oraz odróżnianie ich od innych typów komórek. Stworzono również wyspecjalizowane oprogramowanie, ułatwiające śledzenie wyznakowanych fluorescencyjnie komórek i umożliwiające, wraz z szybką mikroskopią konfokalną, rekonstruowanie danych jako czterowymiarowych obrazów. Opracowano ponadto nowatorską technikę zwaną enhanced Number and Brightness (eN&B), którą oparto na poprzednich protokołach (N&B). Technika ta umożliwia agregację receptorów EphB2 w komórkach żywych przeznaczonych do obrazowania do bezprecedensowo wysokiego poziomu rozdzielczości. Ponadto technika ta nie ogranicza się wyłącznie do EphB2 i może być wykorzystana do dowolnego białka, które można oznakować fluorescencyjnie. Stosując ją do żywych embrionów, naukowcy będą mogli określić główne czynniki zaangażowane w separację i morfogenezę tkankową. Szczególną uwagę poświęcono aktywacji szlaku efrynowego, kluczowego elementu tworzenia się rozgraniczeń międzytkankowych. Jako wskaźnika aktywacji szlaku efrynowego konsorcjum użyło fosforylacji receptorów kinazy tyrozynowej. Ponadto wykrycie agregacji receptorów w czasie rzeczywistym dało punkt wyjścia do przyszłych badań nad oddziaływaniami komórka-komórka podczas morfogenezy tkankowej. Wyniki projektu DYNIMHEART udostępnią społeczności naukowej nowatorskie narzędzie do badania morfogenezy, pozwalające uzyskać niedostępny dotychczas wgląd w czasowo-przestrzenny rozwój serca. Możliwe też, że naukowcy z projektu odkryją nowe molekuły pełniące fundamentalną rolę w morfogenezie serca.
Słowa kluczowe
Embriogeneza, morfogeneza, DYNIMHEART, dynamiczne obrazowanie fluorescencyjne, transgeniczna przepiórka, śledzenie wyznakowanych fluorescencyjnie komórek, technika enhanced Number and Brightness, receptor EphB2, szlak efrynowy
