多くの発達生物学者は、分子シグナルと特定の組織に成長する細胞のグループを誘発する細胞間相互作用に興味があります。この点を調査するには、科学者は摘出され、ホストの胚に移植されたドナー胚からの組織を含む移植として知られている古典的な手法を使用できます。移植された組織開発ホスト環境でどのように観察することによって、科学者は開発の基礎となる分子経路の分析を始めました。
このビデオでは、開発では、細胞間相互作用の役割を見て、基本的な移植プロトコルに移りましょう。最後に、この手法を利用したいくつかの特定の発達研究は、ドナーとホスト組織の運命に組織移植の効果を検討するに説明しています。
発生生物学の分野の科学者は、適切な器官形成に必要な細胞の相互作用を調査するのにツールとして移植実験を使用します。この手順で萌芽期ティッシュは慎重にドナーから解剖、ホストに初期胚移植します。宿主胚移植組織が開発のパターンをどのように影響するかを決定する検査されます。
このビデオは、器官形成、一般的な移植のプロトコル、および最終的にこの有用な技術の多くの実用的なアプリケーションのいくつかの中に細胞間相互作用の概要を示します。
移植を実行する方法を詳しく説明する前に、器官形成の間に細胞間相互作用を勉強のいくつかの原理を簡単に説明をことができます。臓器は、連携機能システムを生成する必要があります多くの細胞型から成る複雑な構造です。
開発時に各セル型インデューサまたはレスポンダーとして役割があります。インデューサ、信号を生成して別組織の動作を変更、レスポンダーは、インデューサから信号を受信するターゲット組織の運命が決まることがよく組織です。この全体のプロセスは、組織誘導と呼ばれます。遺伝子発現パターンはセルがレスポンダー、適切な細胞表層タンパク質受信し、信号を解釈するために必要を決定します。
移植研究、組織誘導を調査する 1 つの方法です。ドナー細胞は、彼らの運命がどのように変化セルラ環境で現在の信号を変更するを参照してください別の場所でホストに移植することができます。 また、開発に影響を与える遺伝子発現を評価するために類似している場所の間遺伝的に多様な組織を移植することができます。
我々 は、移植についてもう少し詳しく知り、この手法を実行するために必要ないくつかの準備をみましょう。
まず、顕微鏡手術手技に必要な道具を準備します。一般的に使用されるツールには、炎で磨かれた鋭いポイントには、タングステンの針、または毛管管から引き出された細かいガラス針が含まれます。さらを使用してされる有機体によって安定化金型は必要かもしれません。これは移植のプロシージャの間に場所の有機物を安定に役立ちます。
移植研究のモデル生物の数を使用できます。ここでは、ウズラひよこシステムを使用しての手順について簡単に説明します。最初のステップは、卵からドナー胚を削除し、郭清のために皿の上に置きます。次に、解剖顕微鏡の下で興味の組織は慎重にドナーから摘出され適切な解決策と氷にホストが移植を受ける準備ができているまで。
ホストは、ドナーと同じ方法で準備されます。慎重に移植サイトを作成してドナー組織のサイズに相当ホスト組織を切除します。ドナー組織が位置に置かれ、ホスト移植サイトにセキュリティで保護されました。最後に、胚は、自然な環境を模倣し、希望年齢が満たされるまでに開発を許可条件に戻って配置されます。組織誘導は、さまざまな組織学的および顕微鏡の技術を使用して勉強することができます。
移植を実行する一般的な方法を行っている、今では、この手法のいくつかのダウン ストリーム アプリケーションを調べることができます。
移植研究を使用して、特定の組織の運命に向かってセルを運転に関与している遺伝子を調査できます。この実験では、興味の遺伝子を表現する動物の帽子として知られている細胞の層はツメガエル胚の側面上に移植されました。培養期間、移植サイトで開発、興味の遺伝子が網膜細胞運命に向かって幹細胞集団を直接することができますを示唆している目のような構造が見られました。
移植の研究は、細胞のグループは、細胞間相互作用によってホスト組織の運命を変更する方法を調べるにも利用できます。この実験では、研究者は消費税ドナー ニワトリ胚から変遷のノード、「原始的な結び目」または「主催者」とも呼ばれますと呼ばれる萌芽期の構造、ホスト ニワトリ胚の素朴な領域に移植します。彼らは移植ヘンゼン ノード フォーム ミニチュア脊索、神経の運命に向かってホスト組織をドナー組織からの信号に誘導を示唆していることを確認します。
ウズラ, アヒルの構造の違いを利用して、研究者は、種特異的なパターンを評価するために移植を実行します。ここでは、研究者はウズラから神経の頂上として知られている特定のセル人口を取るとアヒルに移植して「クイック」を作成します。遺伝的違いがあるので研究者は開発された有機体のウズラの神経堤の貢献を評価できます。
ゼウスの移植に関するビデオを見てきただけ。このビデオは、器官形成の間に細胞間相互作用、進化の生物学の分野で移植・この技術の多くの実用的なアプリケーションのいくつかを実行するように簡単な紹介の概要を説明します。いつも見てくれてありがとう!
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!
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