많은 발달 생물학자는 특정 조직으로 발전하기 위하여 세포의 단을 유도하는 분자 신호 및 세포 상호 작용에 관심이 있습니다. 이를 조사하기 위해 과학자들은 기증배아의 조직이 절제되고 숙주 배아로 이식되는 이식으로 알려진 고전적인 기술을 사용할 수 있습니다. 이식된 조직이 호스트 환경에서 어떻게 발전하는지 관찰함으로써 과학자들은 근본적인 발달을 분자 통로를 해부하기 시작했습니다.
이 비디오에서는 먼저 개발에서 세포 상호 작용의 역할을 살펴보고 기본 이식 프로토콜로 이동합니다. 마지막으로, 이 기술을 이용한 몇몇 특정 발달 연구 결과는 기증자와 호스트 조직의 운명에 조직 이식의 효력을 검토하는 토론됩니다.
발달 생물학 분야의 과학자들은 이식 연구를 적절한 유기 발생에 필요한 세포 상호 작용을 조사하는 도구로 사용합니다. 이 절차에서, 배아 조직은 기증자에서 주의 깊게 해부되고 초기 배아 발생 도중 호스트에게 이식됩니다. 숙주 태아는 이식된 조직이 발달 패턴에 어떻게 영향을 미치는지 결정하기 위하여 그 때 검토됩니다.
이 비디오는 유기 발생, 일반적인 이식 프로토콜, 그리고 마지막으로이 유용한 기술의 많은 실용적인 응용 프로그램의 일부 동안 세포 상호 작용의 개요를 제공 할 것입니다.
이식을 수행하는 방법을 탐구하기 전에, 간략하게 유기 발생 동안 세포 상호 작용을 공부의 몇 가지 원리를 논의 할 수 있습니다. 장기는 기능 시스템을 생성하기 위해 함께 작동해야하는 많은 세포 유형으로 구성된 복잡한 구조입니다.
개발 중에, 각 세포 유형은 유도자 또는 응답자로서의 역할을 한다. 유도자는 신호를 생성하고, 다른 조직의 동작을 변경하고, 종종 그 운명을 결정하는 조직이며, 응답자는 유도자로부터 신호를 수신하는 표적 조직입니다. 이 전체 과정은 조직 유도로 알려져 있습니다. 유전자 발현 패턴은 신호를 수신하고 해석하기 위하여 적당한 세포 표면 단백질이 존재해야 하기 때문에, 응답자인 어떤 세포를 결정할 것입니다.
이식 연구는 조직 유도를 조사하는 한 가지 방법입니다. 기증자 세포는 세포 환경에 존재하는 신호를 변경하는 것이 그들의 운명을 변경하는 방법을 보기 위하여 다른 위치에 호스트로 이식될 수 있습니다. 대안적으로, 유전자 적으로 다양한 조직은 유전자 발현이 발달에 어떻게 영향을 미치는지 평가하기 위하여 유사한 위치 사이에서 이식될 수 있습니다.
이제 이식에 대해 조금 더 알고 있으므로이 기술을 수행하기 위해 필요할 수있는 몇 가지 준비를 살펴보겠습니다.
첫째, 현미경 외과 기술에 필요한 도구를 준비합니다. 일반적으로 사용되는 도구에는 날카로운 지점까지 화염 연마된 텅스텐 바늘또는 모세관 튜브에서 가져온 미세 한 유리 바늘이 포함됩니다. 또한, 함께 작업할 유기체에 따라 안정화 금형이 필요할 수 있습니다. 이것은 이식 절차 도중 제자리에 있는 유기체를 안정시키는 것을 돕습니다.
다수의 모형 유기체는 이식 연구 결과에서 이용될 수 있습니다. 여기에서, 우리는 메추라기 병아리 시스템을 사용하여 절차를 간단히 설명 할 것입니다. 첫 번째 단계는 기증자 배아를 계란에서 제거하고 해부를 위한 접시에 놓는 것입니다. 다음으로, 해부 현미경의 밑에, 관심있는 조직은 기증자에게서 주의 깊게 절제되고 호스트가 이식을 수신할 준비가 될 때까지 적당한 해결책으로 그리고 얼음에 두십시오.
호스트는 기증자와 같은 방식으로 준비됩니다. 조심스럽게 호스트 조직을 소비, 기증자 조직의 크기에 해당하는 접목 사이트를 만드는. 기증자 조직은 위치에 배치하고 호스트 이식 부위에 고정됩니다. 마지막으로, 배아는 자연 환경을 모방하는 조건으로 다시 배치되고, 원하는 나이가 충족될 때까지 발전할 수 있습니다. 조직 유도는 그 때 각종 조직학 및 현미경 기술을 사용하여 공부될 수 있습니다.
이제 이식을 수행하는 일반적인 방법을 살펴보므로 이 기술의 일부 다운스트림 응용 프로그램을 검사할 수 있습니다.
이식 연구는 특정 조직 운명을 향해 세포를 운전에 관여하는 유전자를 조사하기 위해 사용할 수 있습니다. 이 실험에서는, 관심있는 유전자를 표현하는 동물 모자로 알려져 있는 줄기 세포의 층은 제노푸스 태아의 측면에 이식되었다. 인큐베이션 의 기간에 따라, 눈 같은 구조는 이식 사이트에서 개발 볼 수 있었다, 관심의 유전자망막 세포 운명을 향해 줄기 세포 인구를 지시 할 수 있음을 시사.
이식 연구는 또한 세포의 단이 세포 세포 상호 작용을 통해 호스트 조직의 운명을 바꿀 수 있는 방법을 검토하기 위하여 이용될 수 있습니다. 이 실험에서, 연구원은 기증자 병아리 태아에서 “원시 매듭” 또는 “주최자”로 알려져 있는 Hensen의 노드에게 불린 배아 구조물을 excise하고, 호스트 병아리 태아에 순진한 지역으로 이식합니다. 그(것)들은 이식한 Hensen의 노드가 기증자 조직에서 신호가 신경 운명을 향해 호스트 조직을 지도했다는 것을 건의하는 소형 notochord를 형성한다는 것을 관찰합니다.
메추라기와 오리 사이의 구조적 차이를 활용하여 연구자들은 이식을 수행하여 종별 패터닝을 평가합니다. 여기서, 연구원은 메추라기에서 신경 문장으로 알려져 있는 특정 세포 인구를 취하고 오리로 이식하여 “quck”를 만듭니다. 유전적 차이로 인해 연구자들은 개발된 유기체에서 메추라기의 신경 문장 기여를 평가할 수 있습니다.
이식 연구에 대한 JoVE의 비디오를 방금 시청했습니다. 이 비디오는 유기 발생 시 세포 상호 작용에 대한 개요, 이식 수행에 대한 간략한 소개 및 발달 생물학 분야에서이 기술의 많은 실용적인 응용 프로그램의 일부를 제공했습니다. 언제나처럼, 시청주셔서 감사합니다!
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!
Related Videos
Developmental Biology
35.8K views
Developmental Biology
33.5K views
Developmental Biology
20.2K views
Developmental Biology
30.5K views
Developmental Biology
23.6K views
Developmental Biology
64.8K views
Developmental Biology
34.9K views
Developmental Biology
34.4K views
Developmental Biology
25.9K views
Developmental Biology
34.1K views
Developmental Biology
60.7K views
Developmental Biology
8.5K views
Developmental Biology
13.9K views
Developmental Biology
6.0K views
Developmental Biology
20.5K views