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I meccanismi di compattamento nell’embrione iniziale

Gli eventi iniziali dello sviluppo embrionale sono fondamentali per la successiva specificazione cellulare. I ricercatori europei hanno studiato il meccanismo di posizionamento cellulare, individuando il ruolo molto interessante svolto dalla contrattilità cellulare.
I meccanismi di compattamento nell’embrione iniziale
Durante lo sviluppo iniziale, il blastocisto è costituito da uno strato epiteliale che incapsula la massa cellulare interna (MCI) da cui derivano tutti i tessuti embrionali. Il posizionamento dei blastomeri in superficie o all’interno dell’embrione ne determina la successiva differenziazione, rispettivamente, in trofoectoderma o MCI. I contatti da cellula a cellula promuovono l’espressione dei geni della pluripotenza, mentre la membrana apicale promuove i geni del trofoectoderma attraverso un meccanismo non ancora completamente compreso.

Dopo la fase di divisione cellulare a 16 cellule, solo i blastomeri destinati a formare l’MCI mostrano contrazioni periodiche evidenti. Questo comportamento divergente tra cellule sorelle suggerisce un’asimmetria nella divisione dei componenti dell’apparato contrattile.

Al fine di approfondire questo aspetto, gli scienziati del progetto MECHACOMPA (Mechanics of compaction in the mouse pre-implantation embryo) hanno studiato il rapporto funzionale esistente tra le proteine apicali e la contrattilità.

L’attenta analisi del dominio apicale ne ha rivelato i bassi livelli di actina e di miosina, a conferma che si tratta di un dominio di bassa contrattilità. Quando viene ereditato solo da una delle cellule figlie, esso genera eterogeneità nella contrattilità dei blastomeri fratelli e questo può spiegarne il diverso posizionamento nell’embrione.

Per chiarire se le differenze di contrattilità siano responsabili del posizionamento dei precursori dell’MCI, il team MECHACOMPA ha combinato blastomeri ingegnerizzati in modo da avere una contrattilità diversa, osservando che la contrattilità era sufficiente per controllare il posizionamento delle cellule nell’embrione prima dell’impianto.

Le informazioni meccanicistiche sono state ottenute grazie a un modello tridimensionale della fase a 16 cellule, in cui queste ultime avevano una diversa contrattilità. Questo modello ha permesso di riepilogare le forme e i movimenti osservati negli esperimenti e di prevedere che l’internalizzazione si verificava quando la tensione di un blastomero superava quella delle sue controparti adiacenti di 1,5 volte. Questa previsione quantitativa è stata quindi confermata e testata sperimentalmente.

Curiosamente, i disturbi della contrattilità hanno influito non solo sull’internalizzazione ma anche sulla specificazione del fato, cosicché le cellule si sono evolute in tessuto embrionale. I ricercatori hanno ipotizzato che l’associazione tra contrattilità, posizionamento e specificazione del fato dei blastomeri possa essere dovuta a qualche tipo di meccanosensibilità.

Collettivamente, i risultati del progetto MECHACOMPA forniscono prove senza precedenti dei meccanismi che controllano la specificazione del fato negli embrioni dei mammiferi e ciò rappresenta un passo avanti verso la comprensione dei complessi passaggi iniziali dello sviluppo embrionale.

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Keywords

Embrione, massa cellulare interna, blastomero, MECHACOMPA, contrattilità