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25.8:

Determinazione

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Determination

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– [Istruttore] Negli embrioni umani, le cellule immature che possono formare qualsiasi tessuto diventano progressivamente vincolate a un determinato tipo di cellula matura attraverso un processo in due fasi, specificazione e determinazione. Il primo passo della specificazione deriva dalla posizione di una cellula nell’embrione, come il posto dove giace sull’accesso ventrale dorsale, e i segnali prodotti dai suoi vicini. Questi elementi posizionali espongono una cellula a una combinazione unica di fattori che la avvia lungo un percorso di sviluppo, come la formazione neurale. Se tali cellule specifiche dovessero essere rimosse dall’embrione e introdotto in un ambiente neutrale, come un piatto contenente un mezzo di crescita di base, loro andrebbero ancora a formare il loro tipo di cellulare vincolato, qui i neuroni. Tuttavia, se vengono aggiunte proteine o altri fattori, il destino delle cellule può essere alterato quindi strutture prepostee per formare neuroni potrebbero essere reindirizzate per produrre altri tessuti, come la pelle. L’azione continua di fattori posizionali all’interno di un embrione causano cellule specificate per entrare nella seconda fase, la determinazione. Al contrario, se vengono eliminate le cellule determinate e inserite in un’impostazione non neutrale, come una nuova area embrionale con segnali diversi, formeranno ancora i neuroni, il destino delle cellule non è cambiato. Pertanto, le cellule vengono gradualmente guidate verso un determinato tipo di tessuto attraverso l’azione sequenziale di specificazione e determinazione prima che si differenziano per formare cellule mature, come i neuroni con caratteristiche distinte.

25.8:

Determinazione

Durante l’embriogenesi, le cellule si impegnano progressivamente in diversi destini attraverso un processo in due fasi: specifica seguita dalla determinazione. La specifica è dimostrata rimuovendo un segmento di un embrione precoce, coltivano “neutramente” il tessuto in vitro,ad esempio in una piastra di Petri con un semplice mezzo, e quindi osservando i derivati. Se la regione coltivata dà origine a tipi di cellule che normalmente genererebbe nell’embrione, ciò significa che è specificato. Al contrario, la determinazione si verifica se una regione dell’embrione viene rimossa e collocata in un ambiente “non neutro”, ad esempio in un piatto contenente mezzi complessi integrato con una varietà di proteine, o anche un’area diversa dell’embrione stesso, e genera ancora i derivati attesi. La specificazione e la determinazione sono due fasi sequenziali nel percorso di sviluppo di una cellula, che precedono la fase finale della differenziazione, durante la quale vengono prodotti tessuti maturi con morfologie e funzioni uniche.

Dimostrazione In vitro della specificazione

Per studiare le specificazioni, i ricercatori devono prima comprendere i derivati normali di diverse regioni di un embrione. Per raggiungere questo obiettivo, le mappe del destino sono spesso utilizzate, che sono generate dalla tintura o dall’etichettatura delle cellule nelle prime fasi dello sviluppo embrionale, nella coltura di embrioni interi e nel monitoraggio dove finiscono le cellule marcate. Ad esempio, tali tecniche impiegate nel pollo hanno dimostrato che regioni distinte situate fuori centro nell’embrione (approssimativamente le posizioni delle ore 9 e delle 3) danno origine a cellule della cresta neurale, che sono in grado di migrare e generare il sistema nervoso periferico.

È importante sottolineare che queste aree neurali destinate alla cresta possono essere assumite durante le prime fasi della gastrazione (quando l’embrione viene trasformato in una struttura a tre strati), prima che inizino ad esprimere marcatori proteici o caratteristiche distinte del tipo di cellula. Quando qualsiasi tessuto sottostante che può essere una fonte di fattori di segnalazione viene raschiato via, e questi espedienti sono coltivati all’interno di gocce di collagene in un semplice mezzo, generano cellule che esprimono i tipici fattori di trascrizione della cresta neurale. È interessante notare che, alcune cellule sono anche osservate migrare lontano dal corpo del frammento di tessuto, che è un’altra caratteristica di questo destino cellulare. Questi esperimenti hanno dimostrato che la specifica della cresta neurale si verifica all’inizio durante lo sviluppo embrionale, e mentre gran parte di questo lavoro è stato eseguito nel pollo, prove più recenti suggeriscono un modello simile di specificazione nel coniglio; entrambi questi organismi sono utilizzati come modelli per lo sviluppo embrionale umano.

Comprendere la segnalazione alla base delle specificazione

Una volta dimostrata la specificazione di una regione di un embrione, i ricercatori sono anche interessati a determinare come i segnali proteici e la posizione del tessuto nell’embrione stesso determinano l’invio di una cellula lungo una particolare via di sviluppo. Per la cresta neurale, i ricercatori hanno determinato che una combinazione di proteine, tra cui proteine morfogenetiche ossee e fattori di crescita del fibroblasto, provenienti dall’alitazione dei tessuti o dalla base della futura cresta neurale inducono questo destino cellulare. Tali segnali, a loro volta, suscitano l’espressione di proteine specifier in queste cellule, che li lanciano nel percorso della cresta neurale.

Suggested Reading

Simões-Costa, Marcos, and Marianne E. Bronner. “Insights into Neural Crest Development and Evolution from Genomic Analysis.” Genome Research 23, no. 7 (July 2013): 1069–80. [Source]

Simões-Costa, Marcos, and Marianne E. Bronner. “Establishing Neural Crest Identity: A Gene Regulatory Recipe.” Development (Cambridge, England) 142, no. 2 (January 15, 2015): 242–57. [Source]

Bhatt, Shachi, Raul Diaz, and Paul A. Trainor. “Signals and Switches in Mammalian Neural Crest Cell Differentiation.” Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 5, no. 2 (February 2013). [Source]