Live 3-D-billeddannelse fremhæver cellulær aktivitet under udvikling af embryonal hjerte

Levende billeddannelsesteknikker har givet spanske forskere dybere indsigt i udviklingen af ​​det embryonale hjerte hos mus. Deres analyse afslører den koordination, der opstår mellem hjertestamceller - celler, der ligner stamceller, der kan ændre sig til en anden specifik type celle under hjerteudvikling. De fandt ud af, at stamceller gennemgår skiftende faser af forandring til hjertemuskel (differentiering) for at starte tidlig hjertefunktion, og bidrager til hjertemorfogenese. Studiet, som oprindeligt blev udgivet som et fortryk i bioRxiv, står i dag i journalen eLife .

"Tidligere undersøgelser har vist, at to populationer af progenitorceller er involveret i udviklingen af ​​hvirveldyrs hjerte:første hjertefelt (FHF) celler og andet hjertefelt (SHF) celler, " forklarer hovedforfatter Kenzo Ivanovitch fra det spanske nationale kardiovaskulære forskningscenter (CNIC). "FHF'er rekrutteres tidligt i udviklingen for at danne den oprindelige form af hjerterøret, og SHF'er bringes ind senere for at forlænge rørets længde. Imidlertid, indtil nu, både den nøjagtige rolle af celledifferentiering og cellulære bevægelser under hjerteudvikling er ikke blevet fanget."

For at se nærmere på denne proces, Ivanovitch og hans hold, inklusive Susana Temiño, en tekniker hos CNIC, etableret et helt embryo, live-imaging metode baseret på to-foton mikroskopi, der tillader sporing af væv på celleniveau. Brug af forskellige genetiske sporingsværktøjer, de mærkede progenitor- og differentierede celler og sporede dem i 3-D over tid. De kombinerede derefter disse billeder med 3-D-rekonstruktioner af hjerterøret på flere udviklingsstadier.

"Vores billeder viste tre forskellige faser af hjerterørdannelse, " forklarer Ivanovitch. "I en indledende fase, FHF-celler differentierer sig hurtigt for at danne en hjertehalvmåne, mens begrænset morfogenese finder sted. I anden fase, der er ingen differentieringsbegivenheder, men omfattende morfogenese resulterer i det fuldt dannede hjerterør. Og i den tredje og sidste fase, hjertecelledifferentiering genoptages og bidrager til de kendte SHF-afledte områder af hjertet. Denne stramt regulerede tidsplan gør det muligt for det unge hjerte at begynde at arbejde, som embryoet kræver, samtidig med at den komplekse arkitektur i finalen bygges, endegyldigt organ."

Disse resultater fremhæver den væsentlige rolle, som FHF- og SHF-celler spiller i embryonal hjerteudvikling og afslører koordination på vævsniveau mellem vekslende faser af differentiering og morfogenese under dannelsen af ​​hjerterøret.

Seniorforfatter Miguel Torres, Gruppeleder hos CNIC, siger, "I fremtiden, vi håber, at bygger på dette arbejde vil hjælpe med at afsløre nye mekanismer for organogenese. Dette ville have vigtige konsekvenser for større forståelse af både normal hjerteudvikling og oprindelsen af ​​abnormiteter hos nyfødte babyer."