Ученые выяснили, как растут пальцы рук и ног человека

Исследователи визуализировали процесс формирования пальцев на видео Zhang et al., Nature, 2023

Как растут пальцы на ногах и руках? Международная команда исследователей впервые раскрыла некоторые загадки самых ранних стадий развития человеческих конечностей.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые проанализировали тысячи отдельных клеток из донорских эмбриональных тканей и создали атлас клеток, участвующих в раннем развитии конечностей человека. Это позволило увидеть в мельчайших подробностях, как у людей появляются пальцы рук и ног. Работа является частью международной инициативы «Атлас клеток человека», которая направлена на картирование каждого типа клеток в организме.

Ранее исследователи изучали развитие конечностей позвоночных лишь на мышиных моделях и куриных эмбрионах. Новая работа позволит не только подробно увидеть развитие пальцев, но и углубит понимание врожденных болезней конечностей.

Как развиваются пальцы?

Исследователи использовали эмбриональные человеческие ткани в период от 5 до 9 недель развития. С их помощью команда проследила экспрессию генов в зачатках конечностей, предоставив более четкую картину генетической основы их формирования.

В общей сложности биологи проанализировали 125 955 отдельных клеток – из них они выявили 67 кластеров в течение первого триместра беременности и нанесли их на карту.

На видео ниже показана экспрессия IRX1 (бирюзовый цвет) и SOX9 (пурпурный). IRX1 имеет решающее значение для формирования пальцев, а SOX9 важен для развития скелета.

Нарушение в работе этих генов могут привести к аномалиям развития, таким как брахидактилия (укорочение пальцев) и полидактилия (появление дополнительных пальцев на кистях или стопах).

Исследователи также обнаружили, что пальцы не растут сразу наружу, а формируются из наростов на кончиках ранних рук и ног.

Это все равно, что наблюдать за работой скульптора, который вытесывает глыбу мрамора, чтобы раскрыть шедевр. В данном случае скульптором является природа, и результатом являются невероятные сложности наших пальцев рук и ног

Соавтор исследования Хунбо Чжан, Университет Чжуншань имени Сунь Ятсена