פיתוח ורבייה של עכבר המעבדה

עכברים הם אורגניזמים מודלים בעלי ערך רב שממשיכים לשפר את ההבנה שלנו לגבי התפתחות אנושית ומחלות. בקרב יונקים, לעכברים יש פוריות גבוהה והתפתחות מהירה, כלומר ניתן להרחיב את המושבות במהירות.

מכיוון שהתפתחות בתוך הרחם דורשת כמה מבנים עובריים מיוחדים, חקר האמבריוגנזה במודל יונקים רלוונטי יותר גם לבני אדם. בסרטון זה נדון בשלבי הרבייה וההתפתחות של עכברים, כיצד לגדל עכברים ודרכים ליישם ידע רבייה והתפתחות של עכברים במעבדה.

ראשית בואו נדבר קצת על רביית עכברים. כמו בני אדם, התפתחות עכברים מוקדמת היא פנימית, כאשר ההיריון מתרחש בתוך קרני הרחם של האם, המכונה “סכר”. עם זאת, בניגוד לרובנו, עכברים נושאים עוברים רבים בבת אחת, ומייצרים גודל המלטה ממוצע של 10-12 גורים בתקופת הריון אחת.

לפני שנדון ביתר פירוט בהתפתחות הגורים הללו, בואו נסקור את המונחים המשמשים לזיהוי שלבי ההתפתחות. מערכת השלבים הנפוצה ביותר מתחילה ביום האפס העוברי, או E0, ביום ההזדווגות המוצלחת. לאחר מכן, כל שלב מוגדר על ידי מספר הימים מאז ההפריה ועד ליום הלידה, כאשר המספור מתחיל מחדש ביום האפס שלאחר הלידה, או P0.

מכיוון שתזמון ההתפתחות יכול להשתנות מעט אפילו בין עוברים מאותה המלטה, ניתן להשתמש גם בגישות חלופיות המבוססות על מורפולוגיה ולא על זמן לאחר ההפריה, כמו שלב טיילר.

לאחר מכן, בואו נסתכל מקרוב על השינויים המורפולוגיים שמתרחשים במהלך השבועות הראשונים של התפתחות העכברים.

לאחר הפריית הביצית, העובר מתחיל את חייו באיטיות, ומשלים רק 4 סבבים של חלוקת תאים בשלושת הימים הראשונים לחייו. עם זאת, עד E4 תאים אלה התרבו והתארגנו מחדש ליצירת כדור דחוס וחלול של תאים המכונה “בלסטוציסט”. בשלב זה, התאים שיולידו בסופו של דבר את העובר עצמו נמצאים כולם בתוך מקבץ של תאי גזע המכונה מסת התא הפנימית, או ICM. התאים הנותרים, הידועים כתאי הטרופובלסטים, יהפכו לחלק מהשליה המספקת חמצן ותזונה לעובר.

לאחר נקודה זו, התפתחות המכרסמים נעשית מעט מעוותת. ברוב היונקים, התאים המולידים את העובר יוצרים מבנה דמוי דיסק. לעומת זאת, לעובר העכבר יש תצורה בצורת כוס. תאים בחלק החיצוני של כוס זו יוצרים שכבת תאים המכונה אנדודרם, אשר בסופו של דבר מולידה רקמות עמוקות כמו רירית מערכת העיכול. באופן מבלבל, התאים על פני השטח הפנימיים של הגביעונית מייצגים את האקטודרם, שיוצר רקמות שטחיות יותר, כמו שיער ועור.

הפריסה ההפוכה הזו נמשכת בערך עד היום השמיני העוברי, כאשר העובר מסתובב מעצמו, פשוטו כמשמעו. בשלב זה התפתחו עוד כמה מבנים מוכרים, כולל הסומיטים, המולידים רקמות כמו שריר השלד; וניצני הגפיים, שיהוו את הגפיים הקדמיות והאחוריות.

הדברים זזים די מהר מכאן, עם התפתחות של מערכות איברים עיקריות, כמו הריאות ומערכת העיכול, כבר ביום העוברי ה-12. למרבה הפלא, העוברים מוכנים לשרוד מחוץ לאם לאחר 19-21 ימים בלבד של הריון.

כעת, כשיש לכם תחושה כיצד מתקדמת ההתפתחות ברחם, בואו נדבר על מה שקורה אחרי שעכברים ממליטים. העכברים שזה עתה נולדו, או הגורים, הם זעירים, חסרי שיער ועיוורים.

בשבועות הראשונים לחייהם, הגורים יכולים לקבל הזנה מכל נקבה מניקה זמינה. ואז, כשלושה שבועות לאחר הלידה, הם מוכנים לגמילה, כלומר הגיע הזמן לצאת מהבית של אמא לכלוב משלהם!

על מנת לשלוט בגידול עתידי, תצטרך להפריד בין הזכרים לנקבות בשלב זה. כדי לזהות את המינים, יש לבחון את המרחק בין פי הטבעת לאיברי המין החיצוניים. אצל נקבות, מרחק זה יהיה קצר יותר מאשר אצל זכרים.

להכין את הגורים? בית חדש, רפדו כלוב בשכבת מצעים. מכיוון שהם עדיין מתרגלים לחפירות החדשות, הוסיפו כמה כדורי מזון מרוככים במים או צלחת מזון רטוב לתחתית הכלוב בנוסף לאספקת מים.

עכברים מתבגרים מינית תוך מספר שבועות מהגמילה, כאשר שיא הרבייה שלהם נופל בדרך כלל בין גיל 2 ל-9 חודשים.

אז איך אנחנו משתמשים במידע הזה כדי להקים מושבת רבייה? ראשית, חשוב לזכור שהתנהגות העכבר מושפעת באופן משמעותי מהשעון הביולוגי שלו; מכיוון שהם ליליים, העכברים שלך יתרבו בלילה.

פרומונים ממלאים גם תפקיד גדול בהתנהגות העכברים, אז זה מועיל “להציג? בני זוג פוטנציאליים כדי לאפשר להם להכיר אחד את השני. כדי למקסם את מספר הגורים שנולדו במהלך מחזור רבייה, שלבו עכבר זכר אחד עם עד 4 נקבות.

כדי לתזמן במדויק את התפתחות העובר, חזור בבוקר כדי לבדוק אם יש פקק ריר נרתיקי בכל עכבר, המופקד על ידי הזכר במהלך ההזדווגות. עכברים מבייצים כל 4-5 ימים; אז אם אתה לא רואה פקק מיד, שמור את העכברים יחד להזדמנות נוספת בהמשך השבוע. לאחר שקבעתם שחלק מהנקבות בהריון, הוציאו את העכבר הזכר מהכלוב, מכיוון שהם עלולים להוות איום על הגורים שזה עתה נולדו.

על מנת לחקור את התהליכים המורכבים השולטים בהתפתחות עוברי יונקים, מדענים פיתחו כמה טכניקות מגניבות מאוד. בואו נסתכל על כמה דוגמאות.

בתור התחלה, מיפוי גורל הוא גישה שבה תאים מסומנים ועוקבים אחריהם in vivo כדי לקבוע כיצד הם תורמים למבנים ספציפיים ברקמה מתפתחת ובוגרת.

כאן, הביטוי של חלבון פלואורסצנטי מופעל באוכלוסייה קטנה של תאים כדי לעקוב אחר תרומת התאים המבטאים את החלבון לרקמת המוח של העובר והבוגר.

על מנת לבחון את תפקידו של גן ספציפי בהתפתחות, כדאי לבחון את התוצאה של ביטוי היתר שלו. בטכניקה הנקראת אלקטרופורציה ברחם, ה-DNA מועבר לעובר על ידי מיקרו-הזרקה ולאחר מכן מונע לתאים על ידי הפעלת זרם חשמלי על פני הרקמה. התוצאה היא אינדוקציה של ביטוי גנים בתאים ספציפיים, כפי שמודגם על ידי ביטוי החלבון הפלואורסצנטי האדום במערכת העצבים המרכזית של עובר זה.

שינויים קבועים יותר בביטוי הגנים מגיעים בצורה של עכברי נוק-אאוט, שבהם מסירים חלק מהגן. כדי ליצור עכברים אלה, תאי גזע מבודדים מעוברים מוקדמים ונתונים לשינוי גנומי. התאים ששונו מושתלים בבלסטוציסט, אשר מושתל לאחר מכן בנקבה להריון. הגור שיתקבל יהיה “כימרה? מורכב גם מתאים נורמליים וגם תאים נוקדאונים, וניתן לגדל אותו כדי ליצור עכברי נוקאאוט הומוזיגוטיים.

זה עתה צפיתם בסקירה של JoVE על רבייה ופיתוח של עכברים. בסרטון זה סקרנו רבייה של עכברים, התפתחות לפני ואחרי הלידה, וכיצד לגדל עכברים. דנו גם בכמה יישומים מרגשים לחקר התפתחות עכברים במעבדה. תודה שצפית!