تطوير واستنساخ فأر المختبر

الفئران هي كائنات نموذجية قيمة للغاية تستمر في تحسين فهمنا للنمو البشري والمرض. بين الثدييات ، تتمتع الفئران بخصوبة عالية وتطور سريع ، مما يعني أنه يمكن توسيع المستعمرات بسرعة.

نظرا لأن التطور داخل الرحم يتطلب بعض الهياكل الجنينية المتخصصة ، فإن دراسة التطور الجنيني في نموذج الثدييات هي أيضا أكثر صلة بالبشر. في هذا الفيديو ، سنناقش مراحل تكاثر الفئران وتطورها ، وكيفية تربية الفئران ، وطرق تطبيق المعرفة التناسلية والتنموية للفئران في المختبر.

أولا ، دعنا نتحدث قليلا عن تكاثر الفأر. مثل البشر ، يكون التطور المبكر للفئران داخليا ، حيث يحدث الحمل داخل قرون الرحم للأم ، التي تسمى “السد”. ومع ذلك ، على عكس معظمنا ، تحمل الفئران العديد من الأجنة في وقت واحد ، مما ينتج عنه متوسط حجم القمامة من 10 إلى 12 جروا في فترة حمل واحدة.

قبل مناقشة تطور هذه الجراء بمزيد من التفصيل ، دعنا نراجع المصطلحات المستخدمة لتحديد مراحل النمو. يبدأ نظام التدريج الأكثر شيوعا في اليوم الجنيني صفر ، أو E0 ، في يوم الجماع الناجح. بعد ذلك ، يتم تحديد كل مرحلة من خلال عدد الأيام منذ الإخصاب حتى يوم الولادة عندما يبدأ الترقيم في يوم ما بعد الولادة صفر ، أو P0.

نظرا لأن توقيت النمو يمكن أن يختلف قليلا حتى بين أجنة نفس القمامة ، يمكن أيضا استخدام الأساليب البديلة القائمة على التشكل بدلا من الوقت بعد الإخصاب ، مثل Theiler التدريج.

بعد ذلك ، دعنا نلقي نظرة فاحصة على التغيرات المورفولوجية التي تحدث خلال تلك الأسابيع القليلة الأولى من نمو الفأر.

بعد إخصاب البويضة ، يبدأ الجنين حياته ببطء ، ويكمل 4 جولات فقط من انقسام الخلايا في أول 3 أيام. ومع ذلك ، بواسطة E4 ، تضاعفت هذه الخلايا وأعيد تنظيمها لتشكيل كرة مجوفة ومضغوطة من الخلايا تعرف باسم “الكيسة الأريمية”. في هذه المرحلة ، توجد جميع الخلايا التي ستؤدي في النهاية إلى ظهور الجنين نفسه داخل مجموعة من الخلايا الجذعية المعروفة باسم كتلة الخلية الداخلية ، أو ICM. ستصبح الخلايا المتبقية ، المعروفة باسم خلايا الأرومة الغاذية ، جزءا من المشيمة التي توفر الأكسجين والتغذية للجنين.

بعد هذه النقطة ، يصبح تطور القوارض ملتويا قليلا. في معظم الثدييات ، تشكل الخلايا التي تؤدي إلى ظهور الجنين بنية تشبه القرص. في المقابل ، يحتوي جنين الفأر على تكوين على شكل كوب. تشكل الخلايا الموجودة على السطح الخارجي لهذا الكوب طبقة خلوية تعرف باسم الأديم الباطن، والتي تؤدي في النهاية إلى ظهور أنسجة عميقة مثل بطانة الجهاز الهضمي. بشكل مربك ، تمثل الخلايا الموجودة على السطح الداخلي للكوب الأديم الظاهر ، الذي يشكل أنسجا سطحية أكثر ، مثل الشعر والجلد.

يستمر هذا التصميم المقلوب حتى اليوم 8 الجنيني تقريبا ، عندما يدير الجنين نفسه حرفيا. عند هذه النقطة ، تطورت بعض الهياكل الأخرى التي يمكن التعرف عليها ، بما في ذلك الجسيدات ، التي تؤدي إلى ظهور أنسجة مثل العضلات الهيكلية. وبراعم الأطراف ، والتي ستشكل الأطراف الأمامية والخلفية.

تتحرك الأمور بسرعة كبيرة من هنا ، مع تطور أجهزة الأعضاء الرئيسية ، مثل الرئتين والجهاز الهضمي ، التي تجري بشكل جيد بحلول اليوم الجنيني 12. من اللافت للنظر أن الأجنة جاهزة للبقاء على قيد الحياة خارج الأم بعد 19-21 يوما فقط من الحمل.

الآن بعد أن أصبحت تشعر بكيفية استمرار التطور في الرحم ، دعنا نتحدث عما يحدث بعد ولادة الفئران. الفئران حديثي الولادة ، أو الجراء ، صغيرة ، خالية من الشعر ، وعمياء.

في الأسابيع القليلة الأولى من الحياة ، يمكن للصغار الحصول على الغذاء من أي أنثى مرضعة متاحة. بعد ذلك ، بعد حوالي ثلاثة أسابيع من الولادة ، يكونون مستعدين للفطام ، مما يعني أن الوقت قد حان للخروج من مكان أمي إلى قفص خاص بهم!

من أجل التحكم في التكاثر المستقبلي ، ستحتاج إلى فصل الذكور والإناث في هذه المرحلة. لتحديد الجنسين ، افحص المسافة بين فتحة الشرج والأعضاء التناسلية الخارجية. في الإناث ، ستكون هذه المسافة أقصر من الذكور.

لتحضير المنزل الجديد للجراء ، قم بتبطين قفص بطبقة من الفراش. نظرا لأنهم ما زالوا يعتادون على الحفريات الجديدة ، أضف بعض كريات الطعام المخففة بالماء أو طبق من الطعام الرطب إلى قاع القفص بالإضافة إلى توفير الماء.

تصبح الفئران ناضجة جنسيا في غضون أسابيع قليلة من الفطام ، وعادة ما تقع ذروة تكاثرها بين 2 و 9 أشهر من العمر.

إذن كيف نستخدم هذه المعلومات لبدء مستعمرة تكاثر؟ أولا ، من المهم أن تتذكر أن سلوك الفأر يتأثر بشكل كبير بإيقاع الساعة البيولوجية. نظرا لأنها ليلية ، فسوف تتكاثر الفئران في الليل.

تلعب الفيرومونات أيضا دورا كبيرا في سلوك الفأر ، لذلك من المفيد “تقديم” الأصدقاء المحتملين للسماح لهم بالتعرف على بعضهم البعض. لزيادة عدد الجراء المولودين خلال دورة التكاثر ، اجمع بين فأر ذكر واحد مع ما يصل إلى 4 إناث.

لتوقيت نمو الجنين بدقة ، عد في الصباح لفحص كل أنثى فأر بحثا عن سدادة مخاطية مهبلية ، والتي يودعها الذكر أثناء الجماع. الإباضة الفئران كل 4-5 أيام. لذلك إذا كنت لا ترى قابسا على الفور ، فاحتفظ بالفئران معا للحصول على فرصة أخرى في وقت لاحق من ذلك الأسبوع. بمجرد أن تتأكد من أن بعض الإناث حامل ، أخرج الفأر الذكر من القفص ، لأنها يمكن أن تشكل تهديدا للجراء حديثي الولادة.

من أجل دراسة العمليات المعقدة التي تتحكم في تطور أجنة الثدييات ، طور العلماء بعض التقنيات الرائعة جدا. دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة.

للبدء ، رسم خرائط المصير هو نهج يتم من خلاله تمييز الخلايا وتتبعها في الجسم الحي لتحديد كيفية مساهمتها في هياكل محددة في الأنسجة النامية والبالغة.

هنا ، يتم تشغيل التعبير عن بروتين الفلورسنت في مجموعة صغيرة من الخلايا لتتبع مساهمة الخلايا التي تعبر عن البروتين في أنسجة دماغ الجنين والبالغين.

من أجل اختبار دور جين معين في التطور ، من المفيد فحص نتيجة الإفراط في التعبير عنه. في تقنية تسمى التثقيب الكهربائي للرحم ، يتم توصيل الحمض النووي إلى الجنين عن طريق الحقن المجهري ثم دفعه إلى الخلايا عن طريق تطبيق التيار الكهربائي عبر الأنسجة. والنتيجة هي تحريض التعبير الجيني في خلايا معينة ، كما يتضح من تعبير البروتين الفلوري الأحمر في الجهاز العصبي المركزي لهذا الجنين.

تأتي التغييرات الأكثر ديمومة في التعبير الجيني في شكل فئران بالضربة القاضية ، حيث تتم إزالة جزء من الجين. لتوليد هذه الفئران ، يتم عزل الخلايا الجذعية من الأجنة المبكرة وتخضع لتعديل الجينوم. يتم زرع الخلايا المعدلة في كيسة أريمية ، ثم يتم زرعها في أنثى للحمل. سيكون الجرو الناتج عبارة عن “وهم” يتكون من كل من الخلايا الطبيعية والخلايا المقاضة ، ويمكن تربيتها لتوليد فئران بالضربة القاضية متماثلة اللواقح.

لقد شاهدت للتو نظرة عامة على JoVE حول استنساخ الماوس وتطويره. في هذا الفيديو قمنا بتغطية تكاثر الفئران ، وتطور ما قبل الولادة وبعدها ، وكيفية تربية الفئران. ناقشنا أيضا بعض التطبيقات المثيرة لدراسة تطور الفأر في المختبر. شكرا للمشاهدة!