В их анализе исследовательская группа, которая включала профессора доктора Керштина Криглштайна из Отдела Молекулярной Эмбриологии в Институте Анатомии и Цитобиологии Фрайбургского университета, объединила современную генетику с микроскопией таймлапса живых клеток. Это позволило им делать запись динамики морфогенеза органа.
Они сделали три фундаментальных открытия в процессе. «Мы теперь знаем, что это орган формируется через поток, не с приращением в шагах. Если поток остановлен, coloboma развивается. И мы нашли источник стволовых клеток в глазу, который имеет важное значение в исследовании стволовых клеток», объясняет профессор Виттбродт.Глаз – продукт мозга и форм в эмбрионе от подобного мешочку пузырька, который быстро преобразовывает в оптическую чашку с внутренней сетчаткой, окруженной на внешней стороне эпителием пигмента.
Основные проблемы заканчиваются, если этот шаг терпит неудачу; оптическая чашка не закрывается и приводит к coloboma, одной из самых частых причин педиатрической слепоты.До сих пор оптическая чашка, как полагали, развивалась скорее статически от двух слоев пузырька, со стоящим с линзой слоем, становящимся сетчаткой и другим, предотвращенный от линзы слой, формирующий пигментированный эпителий. «Однако, в подробном расследовании этого шага развития, используя видео микроскопию с высоким разрешением на живущей рыбе, мы обнаружили, что оптическая чашка формируется из динамического потока предотвращенных от линзы клеток в стоящую с линзой оптическую чашку, точно противоположность статического развития», объясняет доктор Хеерман. Исследователи также нашли фактор роста, который управлял потоком ткани и был таким образом важен для глазного развития. Сигнальный путь фактора роста BMP должен быть смодулирован для ткани, чтобы течь и преобразовать пузырек в чашку. «Без этой модуляции ткань остается застрявшей на предотвращенной от линзы стороне и начинает развиваться в сетчатку», продолжает Штефан Хеерман.
Еще одно важное открытие исследования – близкая связь движения (морфогенез) и дифференцирование. Было уже известно, что предшествующие клетки начинают дифференцироваться в нервные клетки сетчатки в центре внутренней оптической чашки и непрерывно продвигаться в периферию. «Новые данные дают нам абсолютно новый взгляд на это событие», объясняет Йохен Виттбродт. Клетки, которые дифференцируются сначала, уже расположены в интерьере оптической чашки в начале развития.
Клетки, которые дифференцируются позже, не текут в оптическую чашку до позже, и только там они первоначально подвергаются влиянию сигналов дифференцирования. Из-за их положения, эти клетки не выставлены сигналам в ранней фазе. Это особенно верно в стволовых клетках изученной системы модели рыбы.
«Используя 4D микроскопия, мы теперь смогли определить и проанализировать эту конкретную популяцию клеток», объясняет Йохен Виттбродт. Было ясно, что есть две отличных области в предотвращенной от линзы области развивающейся оптической чашки, которая является, где эти будущие стволовые клетки первоначально расположены. Эти клетки являются последними, чтобы достигнуть оптической чашки и закончиться на границе между сетчаткой и эпителием пигмента. «Наши результаты описывают происхождение стволовых клеток в глазах рыбы впервые и подразумевают, что эти клетки определены рано.
На первый взгляд это может не казаться очень интересным для людей, у которых больше нет стволовых клеток в глазу. Но эти данные чрезвычайно важны для исследования стволовых клеток».По словам Штефана Хеермана, у текущих результатов есть высокое биомедицинское значение, потому что они объясняют происхождение coloboma.
Раздвоенный поток описанной ткани создает трещину на нижней стороне глаза, оптическую трещину. В то время как глаз продолжает развиваться, очень важно, что эта трещина близко так глаз видит во всех направлениях. «Текущие данные ясно указывают, что и развитие оптической трещины и ее закрытие по существу зависят от скоординированного потока ткани». coloboma – медицинский термин для открытой оптической трещины.