Исследования в области трансплантации

Ученые в области биологии развития используют исследования в области трансплантации в качестве инструмента для изучения клеточных взаимодействий, которые необходимы для правильного органогенеза. В ходе этой процедуры эмбриональная ткань тщательно препарируется у донора и пересаживается хозяину во время раннего эмбриогенеза. Затем эмбрионы хозяина исследуются, чтобы определить, как трансплантированная ткань влияет на характер развития.

В этом видео будет представлен обзор клеточных взаимодействий во время органогенеза, общий протокол трансплантации и, наконец, некоторые из многих практических применений этого полезного метода.

Прежде чем углубиться в то, как проводить трансплантации, давайте кратко обсудим некоторые принципы изучения клеточных взаимодействий в органогенезе. Органы представляют собой сложные структуры, состоящие из многих типов клеток, которые должны работать вместе, чтобы создать функционирующую систему.

Во время развития каждый тип клеток играет роль либо индуктора, либо ответчика. Индуктор – это ткань, которая производит сигнал, изменяет поведение другой ткани и часто определяет ее судьбу, в то время как ответчик – это ткань-мишень, которая получает сигнал от индуктора. Весь этот процесс известен как индукция тканей. Паттерны экспрессии генов определяют, какие клетки являются ответчиками, поскольку для приема и интерпретации сигналов должны присутствовать соответствующие белки клеточной поверхности.

Исследования по трансплантации являются одним из способов изучения индукции тканей. Донорские клетки могут быть пересажены хозяину в другом месте, чтобы увидеть, как изменение сигналов, присутствующих в клеточной среде, меняет их судьбу. В качестве альтернативы, генетически разнообразные ткани могут быть пересажены между аналогичными местами для оценки того, как экспрессия генов влияет на развитие.

Теперь, когда мы знаем немного больше о трансплантации, давайте рассмотрим некоторые приготовления, которые могут потребоваться для выполнения этой техники.

Во-первых, подготовьте инструменты, необходимые для проведения микроскопических хирургических техник. Обычно используемые инструменты включают вольфрамовые иглы, которые полируются пламенем до острого конца, или тонкие стеклянные иглы, извлеченные из капиллярных трубок. Кроме того, в зависимости от организма, с которым вы будете работать, может потребоваться стабилизационная форма. Это помогает стабилизировать организм на месте во время процедуры трансплантации.

Ряд модельных организмов может быть использован в исследованиях по трансплантации. Здесь мы кратко опишем процедуру с использованием системы «перепел-птенец». Первым делом необходимо извлечь донорский эмбрион из яйцеклетки и поместить его на блюдо для вскрытия. Затем под вскрытием микроскопа представляющая интерес ткань осторожно вырезается у донора и помещается в соответствующий раствор и на лед до тех пор, пока хозяин не будет готов к приему трансплантата.

Хозяин готовится таким же образом, как и донор. Аккуратно иссекайте ткани хозяина, создавая участок трансплантата, эквивалентный размеру донорской ткани. Донорская ткань помещается в нужное место и закрепляется на месте трансплантата хозяина. Наконец, эмбрион помещают обратно в условия, которые имитируют его естественную среду, и позволяют ему развиваться до тех пор, пока не будет достигнут желаемый возраст. Затем индукция тканей может быть изучена с помощью различных гистологических и микроскопических методов.

Теперь, когда мы рассмотрели общий метод проведения трансплантации, давайте рассмотрим некоторые последующие применения этого метода.

Исследования в области трансплантации могут быть использованы для изучения генов, которые участвуют в движении клетки к определенной судьбе ткани. В этом эксперименте слой стволовых клеток, известный как животный колпачок, экспрессирующий интересующий ген, был пересажен на фланг эмбриона Xenopus. После периода инкубации в месте трансплантации была замечена структура, похожая на глаз, что позволяет предположить, что интересующий ген может направлять популяцию стволовых клеток в сторону судьбы клеток сетчатки.

Исследования в области трансплантации также могут быть использованы для изучения того, как группа клеток может изменить судьбу ткани хозяина посредством межклеточных взаимодействий. В этом эксперименте исследователи вырезают эмбриональную структуру, называемую узлом Хензена, также известную как «примитивный узел» или «организатор», от эмбриона цыпленка-донора и пересаживают ее в наивную область эмбриона цыпленка-хозяина. Они наблюдают, что трансплантированный узел Хенсена образует миниатюрную хорду, предполагая, что сигналы от донорской ткани направляли ткань хозяина к нейронной судьбе.

Используя структурные различия между перепелами и утками, исследователи проводят трансплантацию для оценки видоспецифичных особенностей. Здесь исследователи создают «квик», беря у перепела определенную популяцию клеток, известную как нервный гребень, и пересаживая ее утке. Благодаря генетическим различиям исследователи могут оценить вклад нервного гребня перепела в развитый организм.

Вы только что посмотрели видео JoVE об исследованиях в области трансплантации. В этом видео представлен обзор клеточных взаимодействий во время органогенеза, краткое введение в проведение трансплантаций и некоторые из многих практических применений этого метода в области биологии развития. Как всегда, спасибо за просмотр!