Разработан метод BEE-ST для отслеживания динамики роста костей и зубов с течением времени

Исследователи из Университета Масарика в Чешской Республике разработали новую методику отслеживания развития костей, динамики роста и заживления на модели мышей. В своей статье «Пространственно-временной мониторинг развития твердых тканей выявляет неизвестные особенности развития зубов и костей», опубликованной в журнале Science Advances, исследователи представляют метод и проводят несколько экспериментов для подтверждения концепции.

BEE-ST (мониторинг пространственно-временного роста костей и зубов) включает введение животным флуоресцентных красителей через определенные промежутки времени. Затем красители встраиваются в минерализующиеся ткани, что позволяет исследователям отслеживать их рост и изменения с течением времени. Затем красители визуализируются с помощью конфокальной или световой микроскопии для получения подробных трехмерных изображений.

Исследователи использовали свой подход BEE-ST для анализа динамики роста в мышиной модели. Это позволило точно измерить скорость роста резца (удлинение) и врастание дентина (утолщение стенки дентина) с течением времени.

В ходе тестирования исследователи отслеживали скорость обновления постоянно растущих резцов мыши и могли наблюдать роль жесткой и мягкой диеты в росте корней моляров. Команда использовала два красителя (кальцеин и ализарин), вводимые через разные промежутки времени, и применяла методы визуализации для получения точной количественной оценки динамики роста с точки зрения длины и толщины стенки дентина.

BEE-ST также использовался для мониторинга развития плоских костей, таких как кости черепа, у новорожденных мышей. Слияния костей черепа, особенно сагиттального и ламбдовидного швов, имеют значение для понимания врожденных пороков развития, таких как краниосиностоз.

Еженедельные временные точки использовались для количественной оценки прогресса заживления плоских костей после сверления черепа и наблюдали, что заживление со временем замедляется. Также было обнаружено, что рост костей в конечностях подчиняется нелинейной функции времени, наблюдаемой при последовательном введении красителя в определенные моменты времени.

Хотя исследование служит доказательством концепции на мышиной модели, его можно использовать для количественной оценки развития, регенерации, ремоделирования и заживления любого типа кальцифицированной ткани у разных видов. В ходе дальнейших испытаний также была выявлена ​​динамика роста костей и зубов у ящериц, лягушек, птиц и рыбок данио.

Помимо обеспечения внутреннего каркаса и защиты тела, минерализованные ткани, такие как кости, составляющие скелетную систему, сами по себе являются важной системой органов. Кости хранят и выделяют минералы, жиры и факторы роста, важные для гомеостаза. Кости также содержат и производят костный мозг, который генерирует и хранит клетки крови.

В то время как наука хорошо понимает развитие, регенерацию и патогенез кости, BEE-ST является первым инструментом, разработанным для точного отслеживания динамики роста и заживления минерализованных тканей в живой модели с 3D-визуализацией во времени.

Метод BEE-ST представляет собой новый инструмент, который должен открыть разнообразные возможности для исследований в области биологии развития, заживления костей и зубов, инженерии костной ткани и моделирования заболеваний как in vitro, так и in vivo.