Gastrulazione

La gastrulazione stabilisce i tre tessuti primari di un embrione: l’ectoderma, il mesoderma e l’endoderma. Questo processo di sviluppo si basa su una serie di intricati movimenti cellulari, che nell’uomo trasforma un piatto “disco bilaminare” composto da due fogli cellulari in una struttura a tre livelli. Nell’embrione risultante, l’endoderma funge da strato inferiore, e impilato direttamente sopra di esso è il mesoderma intermedio, e quindi l’ectoderma superiore. Rispettivamente, questi strati tissutali formeranno componenti del sistema gastrointestinale, muscolo-scheletrico e nervoso, tra gli altri derivati.

Confronto della gastrulazione tra le specie

A seconda della specie, la gastrulazione si ottiene in modi diversi. Ad esempio, i primi embrioni di topo hanno una forma unica e appaiono come “funnel” (coni) piuttosto che come dischi piatti. La gastrulazione produce così un embrione conico, disposto con uno strato di ectodermi interno, endodermi esterno e il mesoderma inserito in mezzo (simile agli strati di un cono di Sundae). A causa di questa caratteristica morfologica distinta dei topi, alcuni ricercatori studiano altri modelli, come coniglio o pollo, entrambi si sviluppano come strutture piatte, per ottenere informazioni sullo sviluppo umano.

La stria Primitiva e il Nodo

Una delle principali caratteristiche morfologiche della gastrulazione aviaria e mammifera è la striscia primitiva, una scanalatura che appare lungo il centro verticale dell’embrione, e attraverso la quale le cellule migrano per stabilire il mesoderma e l’endoderma. Sulla punta della stria si trova un’altra struttura importante, definita nodo, che appare come un rientro conico. Le cellule che migrano attraverso il nodo non solo contribuiscono ai muscoli e ai tessuti connettivi della testa, ma formano anche una struttura mesodermica transitoria chiamata notocorda (futuro midollo spinale) che svolge un ruolo chiave nello dirigere lo sviluppo di alcuni neuroni. Inoltre, il nodo “organizza” anche lo sviluppo nell’embrione, a causa dei segnali che produce. Ad esempio, le proteine di cordina e noggina emanati dal nodo aiutano a dirigere l’ectoderma nelle vicinanze a formare il tessuto neurale. Infatti, se un nodo di topo viene rimosso e trapiantato in un altro embrione di topo, può generare parzialmente un secondo asse neurale, completo di pieghe neurali.

Mappatura dei movimenti e dei destini delle cellule

Poiché la gastrulazione si basa su complessi movimenti cellulari per generare i tre strati di tessuto, i ricercatori hanno anche monitorato tale migrazione iniettando cellule di organismi modello con tintura e poi coltura di embrioni. Accoppiate con la microscopia time-lapse, queste tecniche hanno rivelato che nel pollo, le cellule epiblaste vengono spazzate nella stria primitiva attraverso ampliamenti movimenti circolari, e modelli simili di migrazione sono stati dimostrati nel coniglio. Queste tecniche sono state estese non solo per osservare come le cellule si spostano durante la gastrulazione , ma anche per monitorare i tipi di tessuto che le cellule etichettate si baseranno, generando dettagliate “mappe del destino” dei primi embrioni.