Transplantationsstudien

Transplantation Studies
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Developmental Biology
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Transplantation Studies

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06:21 min
April 30, 2023

Overview

Viele Entwicklungs Biologen interessieren die molekulare Signale und zellulären Interaktionen, die eine Gruppe von Zellen in einem bestimmten Gewebe entwickeln zu induzieren. Um dies zu untersuchen, können die Wissenschaftler eine klassische Technik bekannt als Transplantation, die Gewebe von einem Spender Embryo herausgeschnitten und veredelt in einer Host-Embryo beinhaltet. Durch die Beobachtung wie transplantierten Gewebe in Hostumgebungen entwickeln haben Wissenschaftler begonnen, die molekulare Signalwege zugrunde liegenden Entwicklung zu sezieren.

In diesem Video wir zuerst betrachten die Rolle des zellulären Interaktionen in der Entwicklung, und fahren Sie mit einem grundlegenden Transplantation-Protokoll. Abschließend werden einige spezifische Studien unter Verwendung dieser Technik diskutiert, die untersuchen der Wirkung der Gewebetransplantation über das Schicksal der Spender und Wirt Gewebe.

Procedure

Wissenschaftler auf dem Gebiet der Entwicklungsbiologie verwenden Transplantation Studien als Werkzeug zur zelluläre Interaktionen zu untersuchen, die für die ordnungsgemäße Organogenese erforderlich sind. In diesem Verfahren embryonalem Gewebe sorgfältig von einem Spender seziert und transplantiert zu einem Host in der frühen Embryogenese. Host-Embryonen werden dann geprüft, um festzustellen, wie das transplantierte Gewebe das Muster der Entwicklung beeinflusst.

Dieses Video wird eine Übersicht der zellulären Interaktionen während der Organogenese, eine allgemeine Transplantation-Protokoll, und schließlich einige der vielen praktischen Anwendungen dieser nützliche Technik bieten.

Vor dem Eintauchen in Transplantationen durchführen, lässt einige Prinzipien des Studiums zellulärer Interaktionen während der Organogenese kurz diskutieren. Organe sind komplexe Strukturen bestehend aus vielen Zelltypen, die zusammenarbeiten müssen, um ein funktionierendes System zu generieren.

Jeder Zelltyp hat während der Entwicklung eine Rolle als der Induktor oder der Responder. Der Induktor ist ein Gewebe, die erzeugt ein Signal, ändert sich das Verhalten der anderen Gewebe und oft bestimmt sein Schicksal während der Responder ein Zielgewebe ist, die ein Signal von der Induktor erhält. Der gesamte Vorgang nennt man Gewebe Induktion. Gen Expressionsmuster bestimmen, welche Zellen Responder sind, da die entsprechende Zelle Oberflächenproteine vorhanden sein müssen, zu empfangen und Signale zu interpretieren.

Transplantation Studien sind ein Weg, um Gewebe Induktion zu untersuchen. Spenderzellen können verpflanzt werden, in die Host an einem anderen Ort zu sehen, wie die Signale in der zellulären Umgebung verändern ihr Schicksal verändert. Alternativ können genetisch vielfältigen Gewebe transplantiert werden, zwischen analog Standorten zu beurteilen, wie Genexpression Entwicklung auswirkt.

Nun, da wir ein wenig mehr über Transplantationen wissen, sehen wir einige Vorbereitungen, die möglicherweise erforderlich, um dieses Verfahren durchführen.

Zuerst bereiten Sie die nötigen Werkzeuge für mikroskopische Operationstechniken. Häufig verwendete Werkzeuge gehören Wolfram Nadeln, die Flamme zu einer scharfen Spitze poliert oder feinen Glas Nadeln aus Kapillaren gezogen. Darüber hinaus kann eine Stabilisierung Form abhängig von dem Organismus, mit denen, dem Sie zusammenarbeiten werden, erforderlich sein. Dies hilft bei der Verstetigung des Organismus im Ort bei der Transplantation.

Eine Reihe von Modellorganismen kann in Transplantation Studien verwendet werden. Hier beschreiben wir kurz das Verfahren mit einer Wachtel-Küken-System. Der erste Schritt ist den Spender-Embryo aus dem Ei zu entfernen und legen es auf einen Teller für die Dissektion. Als nächstes unter dem sezierenden Mikroskop, ist das Gewebe von Interesse sorgfältig herausgeschnitten vom Spender und in geeignete Lösung und auf Eis gelegt, bis die Gastgeber für die Transplantation empfangsbereit ist.

Der Host ist in der gleichen Weise wie der Spender bereit. Verbrauchsteuern Sie sorgfältig Wirtsgewebe, Erstellen einer Transplantat-Site entspricht der Größe der Spendergewebe. Spendergewebe wird in Position gebracht und an der Host-Transplantat-Seite befestigt. Schließlich befindet sich der Embryo wieder in Bedingungen, die ihrer natürliche Umgebung zu imitieren, und erlaubt, entwickeln, bis das gewünschte Alter erfüllt ist. Gewebe-Induktion kann dann mit verschiedenen histologische und mikroskopische Techniken untersucht werden.

Nun, da wir über eine allgemeine Methode zur Durchführung von Transplantationen gegangen sind, können einige downstream-Anwendungen dieser Technik zu untersuchen.

Transplantation Studien können verwendet werden, um Gene zu untersuchen, die beteiligt sind, in eine Zelle in einem bestimmten Gewebe Schicksal fahren. In diesem Experiment wurde eine Schicht aus Stammzellen, bekannt als die tierischen GAP, mit dem Ausdruck des Gens des Interesses auf der Flanke des Xenopus Embryos transplantiert. Nach einer Periode der Ausbrütung galt eine Auge-artige Struktur entwickeln am Standort Transplantation, was darauf hindeutet, dass das gen des Interesses eine Stammzelle Bevölkerung gegenüber einer retinalen Zellen Schicksal lenken kann.

Transplantationen Studien können auch genutzt werden, um zu untersuchen, wie eine Gruppe von Zellen das Schicksal der Wirtsgewebe durch Zell-Zell-Interaktionen ändern kann. In diesem Experiment Forscher Verbrauchsteuern die embryonale Struktur namens der Hensen Knoten, auch bekannt als der “primitiven Knoten” oder der “Organisator” des Spender-Küken-Embryos und in eine naiv-Region auf einen Host-Küken-Embryos zu verpflanzen. Sie beobachten, dass die transplantierten Hensen Knoten eine Miniatur Chorda bildet, was darauf hindeutet, dass Signale von der Spendergewebe Wirtsgewebe in Richtung einer neuronalen Schicksal geführt.

Unter Ausnutzung der strukturellen Unterschiede zwischen den Wachteln und Ente, führen Forscher Transplantationen um arteigene Strukturierung zu beurteilen. Hier schaffen Forscher “Quck” durch die Aufnahme einer bestimmten Zellpopulation bekannt als der Neuralleiste aus eine Wachtel und in eine Ente Umpflanzen. Aufgrund der genetischen Unterschiede können Forscher die Wachtel Neuralleiste Beitrag im entwickelten Organismus zu bewerten.

Sie haben nur Jupiters Video auf Transplantation Studien beobachtet. Dieses Video gab einen Überblick der zellulären Interaktionen während der Organogenese, eine kurze Einführung in die Durchführung von Transplantationen, und einige der vielen praktischen Anwendungen dieser Technik auf dem Gebiet der Entwicklungsbiologie. Wie immer vielen Dank für das ansehen!

Transcript

Scientists in the field of developmental biology use transplantation studies as a tool to investigate cellular interactions that are required for proper organogenesis. In this procedure, embryonic tissue is carefully dissected from a donor and transplanted to a host during early embryogenesis. Host embryos are then examined to determine how the transplanted tissue influences the pattern of development.

This video will provide an overview of cellular interactions during organogenesis, a general transplantation protocol, and finally some of the many practical applications of this useful technique.

Before delving into how to perform transplantations, lets briefly discuss some principles of studying cellular interactions during organogenesis. Organs are complex structures comprised of many cell types that must work together to generate a functioning system.

During development, each cell type has a role as either the inducer or the responder. The inducer is a tissue that produces a signal, alters the behavior of another tissue, and often determines its fate, while the responder is a target tissue that receives a signal from the inducer. This entire process is known as tissue induction. Gene expression patterns will determine which cells are responders, since the appropriate cell surface proteins must be present to receive and interpret signals.

Transplantation studies are one way to investigate tissue induction. Donor cells can be transplanted into the host at a different location to see how altering the signals present in the cellular environment changes their fate. Alternatively, genetically diverse tissues can be transplanted between analogous locations to assess how gene expression impacts development.

Now that we know a little more about transplants, let’s see some preparations that might be necessary in order to perform this technique.

First, prepare the tools necessary for microscopic surgical techniques. Commonly used tools include tungsten needles, which are flame-polished to a sharp point, or fine glass needles pulled from capillary tubes. In addition, depending on the organism you’ll be working with, a stabilization mold may be necessary. This helps in steadying the organism in place during the transplantation procedure.

A number of model organisms can be used in transplantation studies. Here, we will briefly describe the procedure using a quail-chick system. The first step is to remove the donor embryo from the egg and place it on a dish for dissection. Next, under a dissecting microscope, the tissue of interest is carefully excised from donor and placed into appropriate solution and onto ice until the host is ready to receive the transplant.

The host is prepared in the same fashion as the donor. Carefully excise the host tissue, creating a graft site equivalent to the size of the donor tissue. Donor tissue is placed in position and secured to the host graft site. Finally, the embryo is placed back into conditions that mimic its natural environment, and allowed to develop until the desired age is met. Tissue induction can then be studied using various histological and microscopic techniques.

Now that we have gone over a general method of performing transplants, lets examine some downstream applications of this technique.

Transplantation studies can be used to investigate genes that are involved in driving a cell towards a particular tissue fate. In this experiment, a layer of stem cells, known as the animal cap, expressing the gene of interest was transplanted onto the flank of a Xenopus embryo. Following a period of incubation, an eye-like structure was seen developing at the transplantation site, suggesting that the gene of interest can direct a stem cell population towards a retinal cell fate.

Transplantations studies can also be utilized to examine how a group of cells can change the fate of host tissue through cell-cell interactions. In this experiment, researchers excise the embryonic structure called the Hensen’s node, also known as the “primitive knot” or the “organizer,” from the donor chick embryo, and transplant it to a naive region on a host chick embryo. They observe that the transplanted Hensen’s node forms a miniature notochord, suggesting that signals from the donor tissue guided the host tissue toward a neural fate.

Taking advantage of structural differences between the quail and duck, researchers perform transplantations to assess species-specific patterning. Here, researchers create a “quck” by taking a specific cell population known as the neural crest from a quail and transplanting it into a duck. Due to the genetic differences, researchers can assess the quail’s neural crest contribution in the developed organism.

You’ve just watched JoVE’s video on transplantation studies. This video provided an overview of cellular interactions during organogenesis, a brief introduction into performing transplantations, and some of the many practical applications of this technique in the field of developmental biology. As always, thanks for watching!