November 29th, 2019

N2

Значимое

В минувшую среду Ученый совет нашего института заслушал 18 краткий сообщений по результатам исследований, которые претендовали на то, чтобы попасть в достижения РАН за 2019 г. По результатам голосования были отобраны первые 8. Нескромного говорить, но я, со своими немертинами, занял первое место. Второе место тоже заняло зоологическое (+гидробиологическое) исследование, но уже по глубоководным двустворчатым моллюскам. Но здесь я хочу дать резюме 4 результатов, в которых участвовали сотрудники нашей лаборатории. Они реально значимые.

С помощью методов генетического трейсинга шванновских клеток-предшественников, генетической абляции данного типа клеток и фармакологическими воздействиями на сигнальные пути было показано, что экзохромаффинные клетки в составе эмбрионального органа Цукеркандля, отдельные симпатические нейроны параганглиев, а также хондробласты и остеобласты у мышей и рыб происходят из шванновских клеток-предшественников. Показано, что моторные аксоны являются важным звеном для выживания и достижения клетками таргетных органов и будущих мест формирования тканей в развитии которых шванновские клетки принимают участие. Данное открытие о новых возможностях шванновских клеток-предшественников дифференцироваться в разные направления подтверждает их мультипотентные свойства и открывает новые возможности для медицины.

Kastriti M.E., Kameneva P., Kamenev D., Dyachuk V., Furlan A., Hampl M., Memic F., Marklund U., Lallemend F., Hadjab S., Calvo-Enrique L., Ernfors P., Fried K., Adameyko I. Schwann Cell Precursors Generate the Majority of Chromaffin Cells in Zuckerkandl Organ and Some Sympathetic Neurons in Paraganglia // Front Mol Neurosci. 2019. DOI: 10.3389/fnmol.2019.00006.
Xie M., Kamenev D., Kaucka M., Kastriti M.E., Zhou B., Artemov A.V., Storer M., Fried K., Adameyko I., Dyachuk V*., Chagin A.S*. Schwann cell precursors contribute to skeletal formation during embryonic development in mice and zebrafish. Proc Natl Acad Sci USA. 2019. DOI: 10.1073/pnas.1900038116.

***
Используя методы многоцветного клонального генетического трейсинга и фармакологического игибирорования сигнальный путей было показано, что низкий уровень роста трубчатых костей у эмбрионов и новорожденных животных связан с низким уровнем пролиферации клеток-предшественников хондроцитов. Позже в развитии, с появлением вторичного окостенения клетки-предшественники хондроцитов приобретают способность к самообновлению, приводящее к образованию длинных клонов хондроцитов, обеспечивая рост костей. Клетки-предшественники экспрессируют маркеры стволовых клеток и делятся симметрично в постнатальный период развития. Нами показано, что mTORC1 сигнальный путь играет ключевую роль в регуляции самовозобновления клеток-предшественников хондроцитов. Полученные данные указывают, что ниша стволовых клеток эпифизарной пластинки развивается постнатально и обеспечивает постоянный приток хондроцитов и, в результате, рост трубчатых костей.

Newton P.T., Li L., Zhou B., Schweingruber C., Hovorakova M., Xie M., Sun X., Sandhow L., Artemov A.V., Ivashkin E., Suter S., Dyachuk V., El Shahawy M., Gritli-Linde A., Bouderlique T., Petersen J., Mollbrink A., Lundeberg J., Enikolopov G., Qian H., Fried K., Kasper M., Hedlund E., Adameyko I., Sävendahl L., Chagin A.S. A radical switch in clonality reveals a stem cell niche in the epiphyseal growth plate // Nature. 2019. DOI: 10.1038/s41586-019-0989-6.
***
В процессе эмбрионального развития и регенерации, клетки-предшественники разнообразных дифференцированных клеточных типов должны выбрать свою будущую судьбу. Последние пятьдесят лет исследований были посвящены изучению сигналов и молекулярных путей специализации клеток, однако, в итоге, они не смогли ответить на вопрос о том, какие механизмы внутри клетки интегрируют внешние сигналы и как клетки выносят решение о движении по строго определенной траектории специализации в раннем развитии на сложном Уоддингтоновском ландшафте. Мы показали, что выбор судьбы клеток происходит через конфликт ко-активирующихся антагонистичных программ, доступных на Уоддингтоновском ландшафте исследуемой клеточной линии. На примере мультипотентных клеток нервного гребня, мы показали, что разделение клеточных судеб происходит по правилам бинарной логики и даже отражает определенные патологические аномалии в виде фенотипических переходов, наблюдающихся в раковых опухолях. Полученные новые данные о фундаментальных механизмах выбора клеточной судьбы могут помочь понять возникновение и гетерогенность разных видов рака, а также окажут сильнейшее влияние на возможность оперировать клеточными линиями в процессе развития и регенерации внутри организма.

Soldatov R., Kaucka M., Kastriti M..E, Petersen J., Chontorotzea T., Englmaier L., Akkuratova N., Yang Y., Häring M., Dyachuk V., Bock C., Farlik M., Piacentino M.L., Boismoreau F., Hilscher M.M., Yokota C., Qian X., Nilsson M., Bronner M.E., Croci L., Hsiao W.Y., Guertin D.A., Brunet J.F., Consalez G.G., Ernfors P., Fried K., Kharchenko P.V., Adameyko I. Spatiotemporal structure of cell fate decisions in murine neural crest. Science. 2019. DOI: 10.1126/science.aas9536
***
Механизмы развития нервных систем у двустворчатых моллюсков до сих пор слабо изучены, а путаница и разница в морфологических интерпретациях нервных элементов приводит к появлению множества подчас взаимоисключающих теорий, гипотез и предположений развития нервных систем. Нами изучен нейрогенез нескольких видов двустворчатых моллюсков и описан сценарий нейрогенеза бивальвий, значительно отличающийся от ранее опубликованных. Доказано, что ранние сенсорные нейроны играют важную роль в становлении личиночной нервной системы. Показано, что периферические сенсорные нейроны разной нейромедиаторной природы дифференцируются до появления апикального органа, имеют различные местоположения в личинках и являются каркасом для развития центральной нервной системы личинки и взрослого моллюска. Экспериментально доказано, что градиент нейромедиатора серотонина играет важную роль в развитии всей нервной системы личинок моллюсков. Предложенный механизм нейрогенеза описан и в других группах лофотрохозойных животных и позволяет использовать особенности развития нервных систем для филогенетических исследований.

Yurchenko O.V., Savelieva A.V., Kolotuchina N.K., Voronezhskaya E.E., Dyachuk V.A. Peripheral sensory neurons govern development of the nervous system in bivalve larvae // EvoDevo. 2019. DOI: 10.1186/s13227-019-0133-6. IF 2.120