Мой, Ваши глаза таким образом электрические

Десятилетие назад Майкл Левин сделал причудливое открытие. Подвергнутый электрическому пульсу, клетки в развивающемся пищеварительном тракте лягушки или хвосте сформировали бы то, что было похоже на нормальные глаза. В то время, биолог развития в Университете Тафтса в Медфорде, Массачусетс, был слишком занят другими проектами проконтролировать открытие. Но теперь он и коллеги показали, что естественный электрический ток начинает нормальное развитие глаза в лягушках. Открытие становится неожиданностью для некоторых биологов, но оно может в конечном счете помочь разъяснить, почему определенные человеческие дефекты зрения возникают и приводят к способам восстановить поврежденные или больные глаза.

Большинство людей думает, что только невроциты имеют электрический пульс, но почти всем клеткам перфорировали мембраны с молекулярными каналами и насосами, впускающими движение заряженных частиц и — сущность электрического тока. Как правило, клетки немного поляризованы с отрицательным зарядом внутри. Порыв ионов в или из клеток изменяет напряжение внутри. Ученые показали, что это изменение напряжения может вызвать каскад биохимических реакций что сообщения реле к клеточному ядру, изменив активность гена и изменив рост клеток и дифференцирование.

Десять лет назад, убедил, что биоэлектричество играет важную роль в развитии, Левин и его коллеги систематически изменяли число ионных каналов в клетках в различных частях эмбриона лягушки. Одним результатом было формирование линзы и ретинальной ткани вне головы. «Мы не знали, было ли это чем-то, что использовалось естественно в эмбрионе для создания глаз», Левин вспоминает. Приблизительно год назад Левин начал думать о той старой работе, когда Пучки биолог развития, Дани Адамс, определяла образцы напряжения в эмбриональной голове лягушки и заметила, что клетки, предназначенные для становления глазами, имели большой отрицательный заряд, предлагая роль для электричества в нормальном развитии глаза.

Чтобы проверить, что эти клетки перед глазом электрически отличались от окружающих эмбриональных клеток, бригада Левина использовала краску, флуоресцирующую более яркий более отрицательный заряд, там находится в клетке. Где они видели контрольный жар, они также нашли регулирующие ген протеины, такие как Pax6, то развитие глаза двигателя помощи. Маркировка исследований тогда показала, что те клетки закончились в сетчатке и линзе. Другие клетки делают Pax6, но только клетки с большим отрицательным зарядом стали глазами, отмечает Левин. Исследователи также сделали клетки электрически нейтральными, вызвав открытый их ионные каналы так, чтобы отрицательный заряд не мог расти внутри. В тех случаях создающие глаз протеины были отсутствующей, и приблизительно половиной эмбрионов, подведенных для формирования нормальных глаз, сообщают Левин и его коллеги онлайн сегодня в развитии журнала.

Работая с эмбрионами лягушки в стадии с четырьмя клетками, Левин и его коллеги тогда использовали несколько методов для разрушения нормальных напряжений клеток, делая их более или менее отрицательно наполненными. Лягушки не выращивали глаза в головах, но все глаза действительно формировались в других частях тела, включая пищеварительный тракт. Яркий свет на этих дополнительных глазах вызвал изменения в поведении животного, указав, что глаза могут, по крайней мере, обнаружить свет, и группа теперь оценивает, как мозг обрабатывает визуальные сигналы, прибывающие из неожиданных мест в органе.

Большая часть недавнего исследования развития глаза сосредоточилась на каскаде генов, включающих в разное время для координирования процесса, но исследователи думали, что электричество не играло роль. «Это — действительно, удивление и увлекательное открытие», говорит Норэнн Зэглул, генетик развития в Медицинской школе Университета Мэриленда в Балтиморе. «Это открывает дверь в совершенно другой аспект сотовой окружающей среды, которую мы ранее не рассмотрели в развитии глаза».

Называя работу «красивой», Джеймс Коффман, биолог развития в Лаборатории Биопрепарата Необитаемого острова горы в Бухте Солсбери, Мэн, говорит, что это показывает, что «биоэлектрическая информация и необходима и достаточна для стимулирования развития позвоночного глаза». Он и другие биологи задаются вопросом, могло ли бы электричество вызвать развитие других органов также.

Левин говорит, что одна из его целей в охарактеризовании роли электричества в развитии состоит в том, чтобы изучить, как повторно вырастить поврежденные ткани или помешать развитию спутываться. Новая работа включила очень молодые эмбрионы лягушки, таким образом, неясно, как это могло бы быть применено к взрослым нуждающимся людям ремонта глаза, Михаэлю Цуберу предостережений, биологу развития в Провинциальных областях штата SUNY Медицинский университет Сиракузы в Нью-Йорке. «Однако, если [электричество] может успешно привыкнуть к прямым культивируемым клеткам, чтобы [сформировать] ретиналь или происхождение линзы, например, это могло бы иметь широкое применение в заместительных терапиях клетки», говорит он. «Последствия в этом исследовании для регенерации ткани глаза глубоки».

Добавить комментарий