Rewolucja w badaniach nad zarodkami: nowe metody badania wad rdzenia kręgowego u płodów

WarsawNaukowcy z UCL stworzyli czujniki do pomiaru siły w mózgach i rdzeniach kręgowych rozwijających się embrionów kurcząt. Ich celem jest lepsze zrozumienie i zapobieganie wadom wrodzonym, takim jak rozszczep kręgosłupa. Badanie, przeprowadzone we współpracy z Uniwersytetem w Padwie oraz Weneckim Instytutem Medycyny Molekularnej (VIMM), opublikowano w czasopiśmie Nature Materials.

Naukowcy opracowują nowe biotechnologie do pomiaru sił mechanicznych, które wykorzystywane są przez embriony w trakcie wzrostu. Te siły odgrywają kluczową rolę w kształtowaniu narządów i układów ciała, takich jak cewka nerwowa, która przekształca się w centralny układ nerwowy.

Każdego roku w Europie około jedno na 2000 noworodków rodzi się z wadami wrodzonymi kręgosłupa. Tradycyjne badania genów i cząsteczek nie w pełni wyjaśniają te problemy. Obecnie naukowcy analizują, jak siły fizyczne w tkankach wpływają na rozwój embrionalny. Badania te są trudne, ponieważ zarodkowe rdzenie kręgowe są bardzo małe i delikatne.

Aby sprostać tym wyzwaniom, naukowcy:

Umieszczono drukowane w 3D maleńkie czujniki siłowe (o szerokości około 0,1 mm) bezpośrednio w rozwijającym się układzie nerwowym zarodków kurcząt. Następnie zastosowano płyn bezpośrednio na zarodki, który pod wpływem silnego lasera przekształcał się w stałą substancję przypominającą sprężynę. Ta substancja przyczepiała się do rosnącego rdzenia kręgowego i deformowała się pod wpływem sił mechanicznych wytwarzanych przez komórki zarodka.

Czujniki mierzyły bardzo małe siły, około jednej dziesiątej ciężaru rzęsy. Aby zapewnić prawidłowy rozwój, siły pozytywne muszą być silniejsze niż negatywne. Naukowcy badają te siły, aby znaleźć leki, które mogą zwiększać siły pozytywne lub redukować te negatywne, co może pomóc w zapobieganiu wadom wrodzonym takim jak rozszczep kręgosłupa. Takie leki mogą także wzmocnić działanie kwasu foliowego przyjmowanego w czasie ciąży, który już jest znany z tego, że pomaga zapobiegać takim problemom.

Zobacz również:

Dzisiaj · 09:53

Hipokamp: klucz do zrozumienia mechanizmów pamięciowych

Dr Eirini Maniou, jako badaczka po doktoracie, była liderką projektu badawczego. Podkreśliła, że wykorzystanie nowych materiałów i nowatorskiej mikroskopii może zrewolucjonizować naszą wiedzę na temat rozwoju embrionalnego. Wyniki tego badania mogą przyczynić się do opracowania nowych metod zapobiegania i leczenia schorzeń centralnego układu nerwowego.

Zespół odkrył, że ich technologia działa z ludzkimi komórkami macierzystymi, gdy te przekształcają się w komórki rdzenia kręgowego. W przyszłości mogłoby to pozwolić naukowcom na porównanie komórek macierzystych pochodzących od zdrowych ludzi z tymi od osób z rozszczepem kręgosłupa. Może to pomóc w wyjaśnieniu, dlaczego niektórzy ludzie rozwijają tę chorobę.

Dr. Gabriel Galea z UCL Great Ormond Street Institute of Child Health podkreślił, że ta technologia może być wykorzystywana na wiele różnych sposobów. Wyraził nadzieję, że inne grupy badawcze również zaczną jej używać.

Profesor Nicola Elvassore z Uniwersytetu w Padwie oraz VIMM, jako współautor badań, podkreślił, że to odkrycie pozwala lepiej zrozumieć mechaniczne siły w rozwoju embrionalnym. Ta wiedza otwiera nowe możliwości zapobiegania schorzeniom takim jak rozszczep kręgosłupa. Dokładne pomiary tych sił stanowią znaczący postęp.

To odkrycie może zrewolucjonizować badania biomedyczne poprzez dostarczenie nowych metod zapobiegania i leczenia wad wrodzonych. Postęp osiągnięty w tym badaniu pokazuje, jak skuteczne mogą być nowoczesne technologie i współpraca pomiędzy różnymi dziedzinami.