$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
هي أنظمة معقدة للغاية تتكون من مئات أنواع الخلايا المختلفة المنظمة في عشرات الأنسجة والأعضاء المتميزة. إن دراسة كيفية تفاعل مجموعات الخلايا مع بعضها البعض وبيئتها أثناء التطور الجنيني لا تمنحنا فهما أفضل لكيفية بناء أجسام البالغين فحسب ، بل يمكن أن تكشف أيضا عن الأسس الجزيئية والخلوية للأمراض والعيوب الخلقية. بعض الأنظمة النموذجية أكثر ملاءمة لمعالجة أسئلة بيولوجية محددة من غيرها ، ويستخدم العلماء مجموعة متنوعة من الأنواع والتقنيات التجريبية لاستكشاف التنوع الكامل لبيولوجيا الكائنات الحية. على سبيل المثال ، قد تتضمن تجربة علم الأحياء التنموي الهندسة الوراثية ، وتشريح ، والبيولوجيا الجزيئية ، والكيمياء الحيوية ، والفحص المجهري عالي الدقة. قد يكون من الصعب إعادة إنتاج هذه الأساليب بناء على الأوصاف والأشكال المكتوبة وحدها ، وبالتالي ، من المهم توثيقها في شكل فيديو لتعزيز نشر التقنية المناسبة وطرق التحليل.
تعد العلاقة بين آليات النمو والتجديد ، خاصة في الجهاز العصبي ، مجالا ذا أهمية مكثفة ، وأصبحت سمكة الزرد ، Danio rerio ، نموذجا رئيسيا في هذا المجال بسبب نموها مدى الحياة وقدراتها على التجديد. والجدير بالذكر أن هناك تفاعلا معقدا بين الخلايا في شبكية العين والتكتوم البصري ، وهذا التفاعل ضروري لإنشاء روابط مناسبة حيث يتم إضافة خلايا عصبية جديدة إلى العينين والدماغ1. هاجن وآخرون يصف تقنية لتوصيف كيفية تأثر النمو والتطور العصبي بإزالة التعصيب بعد إزالة العين في أجنة أسماك الزرد الحية2. يصفون بالتفصيل كيفية 1) إجراء جراحة إزالة العين ، 2) زراعة اليرقات بعد الجراحة ، 3) إصلاح عينات الدماغ وتشريحها وتخزينها ، 4) إجراء التألق المناعي ، و 5) تركيب العينات وتصويرها بشكل صحيح. يمكن استخدام هذه التقنية لدراسة مجموعة متنوعة من عمليات النمو العصبي في الأنسجة الثابتة ، ويمكن أيضا تعديلها للتجارب على الأجنة الحية.
تمثل خلايا القمة العصبية (NCCs) سلالة تنموية مهمة تؤدي إلى ظهور الخلايا الصبغية والغضاريف والعظام والعضلات الملساء والخلايا العصبية والدبقية ، وهذه الخلايا متورطة في العديد من أنواع العيوب الخلقية3. بالإضافة إلى تعدد قدراتها المثيرة للإعجاب ، تخضع NCCs أيضا لانتقال ظهاري إلى لحمة متوسطة متبوعا بهجرة واسعة النطاق أثناء التطور ، مما يجعلها نموذجا رائعا لفهم التفاعل بين مصير الخلية والتشكل4. أجنة الكتاكيت هي نظام قوي لدراسة بيولوجيا NCC ، لأنه يمكن تصور NCCs في الجسم الحي وزراعتها خارج الجسم الحي ، مما يسمح بالعديد من أنواع العلاجات الجزيئية الصعبة مع الأنظمة الأخرى. جاك فريك وآخرون يصف طريقة مرنة لزراعة الطيات العصبية القحفية لتوليد مزارع NCC الأولية على أغطية مغلفة بالفيبرونكتين ، والتي يمكن أن تتبعها بعد ذلك تجارب التصوير الثابت أو التصوير الحي5. يصفون كيفية 1) احتضان الأجنة وعزلها ، 2) تشريح الطيات العصبية ووصفيحها ، 3) إصلاح وصخة NCCs ، و 4) تحديد وتحليل مورفولوجيا NCC.
يعد الغشاء القاعدي - مصفوفة خارج الخلية يتم إنشاؤها على طول السطح القاعدي للخلايا الظهارية - أمرا بالغ الأهمية لإنشاء مورفولوجيا الأنسجة ووظيفة الأعضاء عبر6. ذبابة الفاكهة الظهارة المسامية ، التي تحيط بالبويضة المكونة ، هي نموذج ممتاز لدراسة كيفية تكوين الأغشية القاعدية ، حيث تفرز جميع المكونات الرئيسية المحفوظة للغشاء القاعدي7 ، والمصفوفة موجهة نحو "خارج" غرفة البويضة ، وبالتالي تسهيل التحليلات القائمة على الفحص المجهري8. يصف شاه وديفيرني استخدام أحد أكثر أنواع الفحص المجهري فائق الدقة شيوعا - Airyscan - لفحص كيفية تأثير الاتجار الحويصلي على تكوين الغشاء القاعدي9. يوضحون كيفية 1) جمع وإصلاح ذبابة الفاكهة المبايض ، 2) إجراء التألق المناعي ، 3) تركيب العينات بشكل صحيح ، و 4) التقاط مجموعات بيانات عالية الجودة فائقة الدقة للتحليل ثلاثي الأبعاد. نلاحظ أن هذه المقالة تتضمن برنامجا تعليميا مفيدا وموجزا للغاية حول الاستحواذ الصحيح على مجموعات البيانات متحدة البؤر غير المشبعة وثلاثية الأبعاد ، والتي يجب أن تكون ذات أهمية عامة لأي شخص يرغب في تحديد صور التألق.
في حين أن تقنيات الدقة الفائقة القائمة على المجهر (على سبيل المثال ، STED و SIM و Airyscan) 10 أصبحت شائعة بشكل متزايد ، إلا أنها أغلى من المجاهر متحد البؤر القياسية وليست متاحة لجميع الباحثين. تقنية بديلة للحصول على صور فائقة الدقة هي الفحص المجهري التوسعي (ExM) ، والذي يتضمن التوسيع المادي لعينة بيولوجية في ثلاثة أبعاد عن طريق تضمينها وربطها بهيدروجيل قابل للانتفاخ11. يمكن بعد ذلك تصور العينات الموسعة باستخدام مجهر متحد البؤر قياسي لتوليد صور بدقة جانبية في حدود عشرات النانومترات ، مما ينافس الأنواع الأخرى من الفحص المجهري فائق الدقة12. تصف مجموعتنا كيفية تنفيذ ExM في أجنة ذبابة الفاكهة الكاملة للكشف عن السمات تحت الخلوية للهيكل الخلوي للأكتوميوسين وشبكات الميتوكوندريا التي لا يمكن اكتشافها باستخدام الفحص المجهري متحد البؤرالقياسي 13. نصف كيفية 1) اختيار الأجنة المرحلية بشكل صحيح ، 2) إجراء التألق المناعي ، 3) تحضير الأجنة وتركيبها للتوسع ، 3) هضم الأجنة وتوسيعها ، و 4) جمع مجموعات بيانات فائقة الدقة. يجب أن تكون هذه التقنية قابلة للتعديل لمجموعة واسعة من العينات البيولوجية بحدود 1 مم ، مما يجعلها في متناول مجموعة واسعة من مختبرات الأحياء.
علم الأحياء التنموي هو ، بالضرورة ، مجال مبتكر للغاية ومتعدد التخصصات يعتمد على تقنيات من مجالات علمية متنوعة لتحديد بيولوجيا الخلية كما تحدث في. هنا ، نسلط الضوء على أربع طرق لعلم الأحياء التنموي في أسماك الزرد والكتاكيت وذبابة الفاكهة التي تتميز بتقنيات كلاسيكية ومتطورة لاستكشاف مورفولوجيا الخلية وتوطين البروتين تحت الخلوي أثناء نمو. حاليا ، يركز المجال على دمج التحليلات الكمية لمورفولوجيا الخلية وسلوكها مع التجارب النسخية والبروتينية للكشف عن التنوع الكامل للجزيئات والقوى الميكانيكية الحيوية التي تتحكم في نمو.