Ahogy az embrió fejlődik, a sejtek saját utat találnak

Lényeges szempont, hogy az embrió fejlődése során a fejlődő sejtek sosem haladnak egyetlen kijelölt úton – a legújabb kutatások szerint több, egymással párhuzamos útvonalon is eljuthatnak ugyanahhoz a végállomáshoz, például a bélrendszert, májat vagy tüdőt kialakító endodermához. A Crick Intézet munkatársainak eredményei újrarajzolják az eddigi képet, miszerint a sejtek fejlődése kizárólag lineáris és előre meghatározott pályán zajlana.

Útválasztás a fejlődés során

Az embrió korai szakaszában, a gastruláció során a kezdetben egyrétegű sejthalmaz három csíralemezzé alakul, melyekből később minden szervünk kialakul. A legbelső réteg, az endoderma többek között a belek, a máj és a tüdő őse. Régóta vita tárgya volt, miként választódnak el azok a sejtek, amelyek végül az endodermát hozzák létre. Egyes kutatók szerint a sejtsorsok szigorúan kijelölt jelátviteli utak mentén, lépésről lépésre specializálódnak, míg más elméletek sokkal nagyobb rugalmasságot feltételeznek: a sejtek pozíciótól és a pillanatnyi környezeti hatásoktól függően is választhatnak utat, akár kerülővel is célba érhetnek.

Többféle út, közös cél

A kutatók élő sejtes időbeli képalkotással, egyedi sejtleolvasással és matematikai modellezéssel követték nyomon, hogyan döntenek a humán embrionális őssejtek saját sorsukról. Meglepő eredményre jutottak: nemcsak egy, hanem többféle fejlődési ösvény is ugyanoda vezet, tehát a sejtutak nem kizárják, hanem kiegészítik egymást. Ennek ellenére sokat számít, melyik útvonalon, milyen körülmények között zajlik a specializálódás – így a régi és új elméletek lényegében összeolvadnak.

A jelátvivők szerepe: merre indul a sejt?

Kísérleteik során két fő jelzőmolekulát azonosítottak: az Activint és a BMP4-et. Ezek hol együtt, hol egymással versengve határozzák meg, milyen pályára lépnek a sejtek. Kizárólag a jelátvivők arányától függően válhat a sejt közvetlenül endodermává, vagy előbb egy mezodermás állapoton is keresztülhaladhat. Inge, a kutatás vezetője szerint a BMP4 relatív mennyisége kritikus abban, hogy merre lép tovább a sejt.

Ennek következtében a fejlődés egyszerre rugalmas és biztonságos: a sejtek több különböző útvonalon is ugyanoda juthatnak, ami biztosítja, hogy ha egy útvonal megsérül, egy másik átveheti a szerepét. Ez a redundancia magyarázhatja, miért annyira robusztus ez a fejlődési szakasz, és miért elengedhetetlen, hogy laboratóriumi körülmények között is hatékonyan létrehozzák ezeket a sejttípusokat – hiszen enélkül az őssejt-alapú regeneratív orvoslás sem valósulhatna meg. Az eredmények azonban azt is mutatják: a sejtsors-eldöntés még mindig sokkal bonyolultabb, mint ahogyan elsőre gondolnánk.

2025, adminboss, phys.org alapján