Новий атлас ембріонів було створено на основі таймлапсів ембріонів даніо реріо, що розвиваються під мікроскопом. (Зображення: Royer Group, CZ Biohub San Francisco)
Вражаючі нові психоделічні відео дають уявлення про те, як виглядають живі організми на ранніх етапах свого існування — і вченим знадобилися роки, щоб це зафіксувати.
Ці відео є частиною нового атласу ембріонів під назвою Zebrahub, який показує, де розташовані клітини та що вони роблять на різних стадіях розвитку. Атлас поєднує відео високої роздільної здатності з таймлапсом ембріонів, що розвиваються, з даними, що показують, які гени активуються на кожній стадії розвитку.
Атлас охоплює ембріони даніо реріо (Danio rerio), виду рибок-мальків, які часто використовуються в біологічних дослідженнях. Більшість генів цих дрібних рибок мають близькі аналоги у людей, а основні компоненти клітин є спільними для всіх хребетних гілок дерева життя.
Вам може сподобатися
-
Неймовірне, перше у своєму роді відео показує імплантацію людського ембріона в режимі реального часу
-
Вчені вирощують міні-амніотичні мішечки в лабораторії, використовуючи стовбурові клітини
-
Ми нарешті маємо уявлення про те, як розвивається запас яєць у приматів протягом усього життя.
YouTube
Дивитися далі
«На цих ранніх стадіях життя всі ембріони дуже схожі», — сказав Лоїк Ройєр, один із розробників Zebrahub, керівник групи Organismal Architecture та директор з візуалізації штучного інтелекту в Chan Zuckerberg Biohub San Francisco. «Форми, гени, молекулярні машини, які відповідають за виконання цієї роботи з побудови організму — все це дуже схоже».
Ройєр є старшим автором нової статті, що описує Zebrahub, опублікованої в четвер (24 жовтня) в журналі Cell. Він сказав, що важко передбачити, які відкриття може зробити новий інструмент, але вивчення ембріонів інших форм життя може відповісти на питання про те, як вроджені вади та інші вроджені порушення виникають у людей. Крім того, новий атлас може містити підказки щодо того, чому такі тварини, як даніо реріо, можуть регенерувати частини свого тіла після травми, а ми не можемо, припустив він. І це може виявити ключові відмінності між молодими та старіючими тканинами, що може допомогти пояснити, чому ми старіємо.
По суті, Zebrahub зосереджується на одному центральному питанні. «Це, по суті, питання про те, як ми побудовані», — сказав Ройєр Live Science. «Якщо ми не знаємо, як ми побудовані, як ми сподіваємося «відремонтувати» себе?»
Zebrahub є безкоштовним ресурсом, який пропонує інструменти, що допомагають біологам переглядати та використовувати величезну кількість даних. Однак, щоб зібрати ці дані, Ройєру та його колегам потрібно було розробити нові методи вивчення ембріонів даніо реріо.
Історично дослідження зосереджувалися або на тому, де розташовані клітини в ембріоні, що розвивається, або на тому, які гени активні в певний момент. Щоб відстежувати розташування клітин, вчені роблять багато знімків ембріонів під мікроскопом. Розробники Zebrahub створили новий мікроскоп, який пропускає тонкий шар світла по всьому ембріону, створюючи зображення в процесі його руху. Цей метод дозволяє уникнути впливу на ембріони жорстких лазерів, які можуть їм зашкодити.
Зображення 1 з 4
Цей знімок показує клітини раннього ембріона даніо реріо. (Зображення: Royer Group, CZ Biohub San Francisco)
Цей знімок показує клітини раннього ембріона даніо реріо. (Зображення: Royer Group, CZ Biohub San Francisco)
Це стоп-кадр із уповільненої зйомки клітин, що рухаються крізь ембріон рибки даніо реріо. Ядра клітин відстежуються за допомогою нового програмного забезпечення під назвою Ultrack. (Зображення надано: Royer Group, CZ Biohub San Francisco)
Це візуалізація даних РНК, зібраних у дослідженні, яка дозволила дослідникам диференціювати різні типи клітин один від одного (перелічені ліворуч). (Зображення надано: Royer Group, CZ Biohub San Francisco)
Команда використала свій мікроскоп для зйомки таймлапсів ембріонів від моменту запліднення до приблизно 24 годин росту. (Рибки даніо реріо вилуплюються приблизно через три-чотири дні після запліднення, тому до першого дня органи вже починають формуватися.) Потім дослідники проаналізували ці таймлапси за допомогою нового програмного забезпечення, розробленого для відстеження рухів кожної окремої клітини у тривимірному просторі.
Вам може сподобатися
-
Неймовірне, перше у своєму роді відео показує імплантацію людського ембріона в режимі реального часу
-
Вчені вирощують міні-амніотичні мішечки в лабораторії, використовуючи стовбурові клітини
-
Ми нарешті маємо уявлення про те, як розвивається запас яєць у приматів протягом усього життя.
Історично склалося так, що для відстеження активованих генів ембріона дослідникам доводилося «розплавляти» ембріони, перетворюючи їх на «бульйон», який потім можна проаналізувати за допомогою машини, пояснив Ройєр. Проблема полягає в тому, що потрібно від 30 до 60 ембріонів, оскільки перетворення їх на бульйон неминуче пошкоджує частину їхнього генетичного матеріалу, обмежуючи те, що залишається для аналізу.
Розробники Zebrahub знайшли способи дуже дбайливого поводження з ембріонами, зберігаючи їх достатньо добре, щоб аналізувати лише один ембріон за раз. Вони дослідили понад 120 400 клітин із 40 ембріонів та личинок даніо реріо віком від 10 годин до 10 днів. Вони секвенували РНК усіх клітин — молекулу, яка дозволяє клітинам виробляти білки з ДНК-креслень. Ідентичність даної клітини можна визначити за її генною активністю.
За словами Ройєра, на такому рівні роздільної здатності вчені виявили типи клітин, які зазвичай пропускаються іншими методами. Наприклад, вони ідентифікували особливі стовбурові клітини, які називаються нейромезодермальними прогеніторами, і показали, що з часом вони трансформуються як у нервові, так і в м'язові клітини. Раніше вважалося, що ці клітини дають початок лише нервам.
ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ
— Більшість передових моделей людських ембріонів, виготовлених у лабораторії, виглядають як справжні
— Чи варто нам переглянути наше юридичне визначення людського ембріона?
— Дивіться захопливе відео дивних хвиль, які «формують саме життя» всередині ембріона мухи
Наразі дані в Zebrahub базуються на двох наборах ембріонів: один для таймлапсів і один для РНК. Тим не менш, ці набори даних можна порівняти, щоб дати вченим уявлення про те, як виглядає ембріон, коли певні гени активуються. У майбутньому Ройєр та його колеги працюють над збором такої ж інформації з одного набору ембріонів, щоб краще поєднати дані.
Тим часом інші групи вчених вже використовують Zebrahub як відправну точку для вивчення захворювань людини. Наприклад, одна група поєднала Zebrahub з власними клітинними даними, щоб дослідити, які білки можуть спричиняти утворення катаракти в очах. Вони змогли побачити, коли різні гени вмикаються та вимикаються під час першого розвитку кришталика ока.
«Ми вивчаємо риб, бо не можемо вивчати людські ембріони з очевидних причин», – сказав Ройєр. «Те, що ми дізнаємося з ембріонів, ми дізнаємося про себе, тому я вивчаю риб, бо хочу вивчати себе».
Ви коли-небудь замислювалися, чому деякі люди нарощують м’язи легше за інших, або чому веснянки з’являються на сонці? Надсилайте нам свої запитання про те, як працює людський організм, на адресу [email protected] з темою листа «Health Desk Q», і ви можете побачити відповідь на своє запитання на вебсайті!
Ніколетта Ланезе, редактор каналів, відділ здоров'я
Ніколетта Ланезе — редакторка каналу про здоров'я на Live Science, а раніше працювала редактором новин та штатним автором на цьому сайті. Вона має сертифікат магістра з наукової комунікації Каліфорнійського університету в Санта-Крузі та дипломи з неврології та танцю Університету Флориди. Її роботи публікувалися, серед інших видань, у The Scientist, Science News, Mercury News, Mongabay та Stanford Medicine Magazine. Проживаючи в Нью-Йорку, вона також активно займається танцями та виступає у виставах місцевих хореографів.
Читати далі
Неймовірне, перше у своєму роді відео показує імплантацію людського ембріона в режимі реального часу
Вчені вирощують міні-амніотичні мішечки в лабораторії, використовуючи стовбурові клітини
Ми нарешті маємо уявлення про те, як розвивається запас яєць у приматів протягом усього життя.
Вчені виявили раніше невідому частину людських клітин
Найкраща карта геному людини виявляє «приховані» ділянки ДНК
«Мінімозки» розкривають секрети формування ключових клітин мозку в утробі матері
Найновіше в анатомії
Спостереження за сонячним затемненням 29 березня може призвести до пошкодження очей за лічені секунди — і ви навіть не відчуєте цього
Нові клітини, виявлені в оці, можуть допомогти відновити зір, кажуть вчені
Вчені виявили новий тип жиру в животі людини
«Рудиментарний» людський м'яз, що ворушить вухами, насправді згинається, коли ми напружуємося, щоб почути
На скільки більше калорій спалюють м'язи, ніж жир?
Вчені виявили новий вид хряща, схожий на наповнену жиром «бульбашкову плівку»
Останні новини
3300-річний давньоєгипетський свисток, ймовірно, використовувався поліцейським, який охороняв «священне місце» царської гробниці.
Ви вже отримали цьогорічну вакцину від COVID?
Наукові новини цього тижня: NASA знайшла найкращі докази життя на Марсі, а вчені винайшли видимі кристали часу
Астрономи використовують рідкісний «подвійний зум», щоб роздивитися корону чорної діри з безпрецедентною деталізацією
350-річна муміфікована голова з Болівії не така, якою здається
«Майже як наукова фантастика»: європейська мураха — перша відома тварина, яка клонувала представників іншого виду
ОСТАННІ СТАТТІ
1. Як поверхня, на якій ви тренуєтеся, може збільшити ризик виникнення судом
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зв'яжіться з експертами Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “type_news,serversidehawk,videoarticle,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com
