Известно, что некоторые вещества в лекарствах, предметах домашнего обихода и окружающей среде влияют на внутриутробное развитие ребенка. В исследовании, опубликованном в журнале Toxicological Sciences, исследователи проверили влияние пяти препаратов (включая кофеин и разжижитель крови варфарин) на рост эмбрионов рыбок данио. Они обнаружили, что все пять имели одинаковый эффект, нарушая миграцию костеобразующих клеток, что приводило к возникновению пороков развития лица. Эмбрионы рыбок данио растут быстро, прозрачны и развиваются вне тела родителя, что делает их идеальными для изучения раннего развития. Система на основе рыбок данио может быть использована для простого выявления потенциально вредных веществ, сокращения тестирования на млекопитающих на животных и поддержки будущих родителей при выборе для себя и своего ребенка.
Будь то от рождения или в результате событий, произошедших в жизни, многие люди имеют различия во внешности лица. Во всем мире более трети всех врожденных аномалий связаны с развитием головы или лицевых костей ребенка — их черепно-лицевых особенностей — частым примером является расщелина губы и/или неба. Точная причина черепно-лицевых различий до конца не изучена, но исследователи в настоящее время полагают, что здесь могут быть задействованы несколько факторов. Сюда входят генетика, окружение беременных родителей, их диета, некоторые заболевания и определенные лекарства или химические вещества.
Тератогены – это вещества, которые, как известно, нарушают рост эмбриона или плода; например, беременным рекомендуется избегать употребления алкоголя и никотина. Потенциальные тератогены обычно проверяют на животных, таких как грызуны и кролики. Но исследователи ищут альтернативные методы, которые быстрее, дешевле и уменьшают необходимость тестирования на млекопитающих.
Вот здесь-то и приходят на помощь данио-рерио. Эти крошечные, 2-5-сантиметровые пресноводные рыбки растут очень быстро, развиваясь за день столько же, сколько человеческий эмбрион развивался бы за месяц . «Эмбрионы рыбок данио прозрачны и растут вне матери, поэтому мы можем следить за поведением живых клеток по мере их развития», — сказал Тору Каваниши, доцент кафедры биологических наук Токийского университета на момент исследования. За последние 10 лет несколько исследовательских проектов показали, что рыбок данио можно эффективно использовать для проверки на наличие тератогенов. Однако точные механизмы, с помощью которых тератогены нарушают или изменяют типичное эмбриональное развитие, все еще изучаются.
Команда сосредоточилась на конкретном генетическом маркере группы клеток, участвующих в черепно-лицевом развитии как у млекопитающих, так и у рыб. Известно, что у людей они становятся частями носа и челюсти. «Мы манипулировали геномом эмбрионов рыбок данио и сделали костеобразующие клетки флуоресцентно видимыми в зеленом цвете. Затем мы обрабатывали их химическими веществами, которые, как известно, вызывают дефекты лица у новорожденных людей, и отслеживали траектории костеобразующих клеток на эмбриональных стадиях», — объяснил Каваниши.
Команда протестировала пять химических веществ: вальпроевую кислоту (используется для лечения неврологических и психических расстройств), варфарин (антикоагулянт), салициловую кислоту (популярную в кожных мазях), кофеин и метотрексат (используется в химиотерапии). Они увидели, что, как и ожидалось, все протестированные химические вещества вызвали различные степени черепно-лицевых аномалий через 96 часов после оплодотворения. Однако они были удивлены механизмом, который заставил это произойти, и тем, как быстро это началось.
«Клетки, образующие кость и хрящ в голове, называемые краниальными клетками нервного гребня (CNCC), обычно перемещаются на большое расстояние от места, где они впервые сформировались в задней части шеи, до места назначения, такого как челюсть или нос. — объяснил Каваниши. «Мы были удивлены тем, что независимо от того, как каждое химическое вещество действует на клетки на молекулярном уровне, нарушение миграции костеобразующих клеток на раннем этапе развития было ответственным за возникновение пороков развития лица для всех пяти химических веществ. Мы смогли увидеть признаки этого всего за 24 часа, когда эмбрионы рыбок данио и млекопитающих имеют очень схожие морфологические и молекулярные характеристики».
Результаты указывают на потенциальное существование общего механизма, с помощью которого тератогенные химические вещества ограничивают движение CNCC на ранних стадиях развития эмбрионов, вызывая развитие лицевых различий. Исследователи экстраполируют, что различия в лицах, вызванные другими веществами, могут происходить по тому же механизму. «Мы будем стремиться раскрыть молекулярный механизм, лежащий в основе нарушения миграции клеток, чтобы понять, почему различные химические вещества приводят к общим дефектам миграции клеток», — сказал Каваниши. Команда предлагает использовать эту систему на основе рыбок данио в качестве еще одного способа тестирования на межвидовые тератогены, чтобы родители и практикующие врачи могли знать, что следует ограничивать или избегать их.
Нет комментариев