老化と再生への入門

Developmental Biology

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Summary

組織は、細胞の老化と再生のバランスによって維持されます。老化は、細胞機能の段階的な損失と再生は一般に既存の大人または体性幹細胞を介した損傷した組織の修復。科学者は、これらの 2 つの複雑なプロセスの背後にある生物学的メカニズムを理解することに興味があります。これにより研究者は体性幹細胞を使用して退行性疾患の治療し、加齢の影響を遅らせることができる治療法を開発することにあります。

このビデオでは現代の実験と同様に古代ギリシャで作られた観測に触れる老化と再生の分野の簡単な歴史を提供します。このフィールドで、それらに答えるために生物学者によって使用されている著名な手法の質問のいくつかを検討しています。最後に、我々 は today\ の老化再生研究所で行われている特定のいくつかの実験を見てください。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 発生生物学の必需品. 老化と再生への入門. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

老化と再生の分野の生物学者はこれらの組織の恒常性維持に関与している 2 つの複雑なプロセスのメカニズムを理解を目指しています。

高齢化、または「老化」を含む細胞の形態と機能の損失時間をかけて再生は、高齢者や損傷した細胞の交換を。私たちの体の組織は、老化と再生の間の微妙なバランスで維持されます。私たちの組織のほとんどは、有限の寿命を持っている、いくつかの傷害に続いて完全に再生する能力があります。

このビデオは、現在検討されている、いくつかの試金のこれらの概念のいくつかの特定の研究アプリケーション、これらの質問に答えに使用されている重要な質問のいくつかの分野でキーの発見を強調表示、歴史をについて説明します。

現在実験の話、前に老化と再生の研究史には重要な発見のいくつかを見てをみましょう。

組織再生の最初の観察、アリストテレスが指摘しているトカゲ彼らが切断された後に彼らの尾を再生成することができる紀元前 350 年ごろが発生しました。

18 世紀に組織再生研究の 3 つの科学者たち - r. a. Ferchault ・ デ ・ レオミュール、アブラハムの投球、話題となった、ラザロ ・ スパランツァーニ単独実施、ザリガニ、ヒドラ、イモリ、詳細な組織再生研究それぞれ。

主流科学者高齢化の分野で蓄積し始めた 1900 年代の初期の関心は次の世紀にわたって少ない再生現象に興味を持った。アレクシス ・ カレル、フランスの外科医、生物学者、示唆された文化で育つ細胞ひき綱無期限に分割可能性があります。ただし、他の科学者は彼の主張をレプリケートできませんでした。

1961 年レオナルド ・ ヘイフリックとポール ・ ムーアヘッド実証栽培における正常細胞はカレルが主張しているに反して、有限回数の約 40 を 60、その後老化段階に入る部門も受けます。限られた細胞分裂のこの現象になった「ヘイフリック限界」と呼ばれる

この制限のメカニズムの最初のヒントは、1973 年、ソ連の生物学者アレクセイ ・ Olovnikov が DNA 複製機械がテロメアと呼ばれる染色体の端を完全にレプリケートできませんでしたを認識するときに来た。彼は、健康におけるテロメア長と癌細胞を維持するメカニズムの存在を予言しました。

後、1984 年にエリザベス ・ ブラックバーン、キャロル ・ ショスタク、ジャック szostak 教授は、このメカニズムにテロメラーゼと呼ばれる酵素が関与していることを発見しました。彼らは、テロメラーゼが染色体は、染色体の端を完全に複製する DNA ポリメラーゼをできるようになるの 3' 末端に反復配列を追加するために責任を示した。ブラックバーン、ショスタク、szostak 教授は、2009 年にこの発見のためのノーベル賞を共有しました。

今では高齢化と再生に関連する発見のいくつかについては、今日において求められているいくつかのキーの質問を見てみましょう。

検討されている 1 つの重要な質問は: どのように年齢を細胞は?細胞の老化の有力な説は、遊離基理論と呼ばれます。アイデアは、ミトコンドリアと呼ばれる細胞小器官は、酸化の呼吸を行う、活性酸素種、またはロスと呼ばれる副産物が形成されること、です。これらの分子の過剰産生自身ミトコンドリアや小胞体などの細胞小器官の機能を変える酸化ストレスを誘導して、核の DNA を破壊する可能性も。科学者たちは、これらの出来事の背後にあるメカニズムを発見に興味があります。

求められているもう一つの質問は: 何が生理と生物の寿命に影響を与える環境要因ですか?一部の研究者は、環境の変化、たとえばカロリー制限、生物の寿命の影響を分析しようとします。他の研究者は遺伝子と老化のプロセスを調節する生化学的経路を識別するのに興味があります。

最後に、科学者は、組織が傷害に続く自然再生に受けることを理解しようと思うが。このプロセスに尽力する成体幹細胞と呼ばれる特殊な細胞が発見されているし、一部の研究者はこれらの細胞損傷のダイナミクスに興味があります。臨床的観点から科学者は退行性疾患の治療にこれらの細胞を活用する方法の調査に興味があります。

今では、いくつかの分野での質問を知っているこれらの質問に答えるために科学者が採用しているさまざまな研究ツールを見てみましょう。

細胞の年齢を測定する方法の 1 つは、テロメアの長さとテロメラーゼ活性を決定することです。両方これらのパラメーターは、ポリメラーゼの連鎖反応、または PCR を使用して測定できます。

科学者は、老化細胞の β-ガラクトシダーゼのような確立されたマーカーも調べます。これは、細胞生化学的アッセイを行い顕微鏡下で観察すること実行できます。

生物の寿命に影響を与える要因を調べるため、科学者はしばしばワームやハエなどの無脊椎動物モデル生物を使用します。これらのモデル有機体の利点は、彼らの比較的短い世代時間と簡単な実験室の設定で成長する能力です。さらに、老化と長寿の過程で遺伝子の役割を検討する科学者を助けるこれらの生物に遺伝子操作を簡単に実行できます。

最後に、いくつかのアプローチを使用して歯周組織再生大人の幹細胞の役割を学ぶことができます。たとえば、科学者は、組織を再生成としてこれらのセルをトレースを有効にする特定のマーカーとターゲット組織の成体幹細胞をラベルすることができます。時に、研究者は直接損傷修理での役割を研究する組織を損傷にこれら多能性幹細胞を挿入します。

あなたは今高齢化と組織再生の分野で使用される方法のいくつかを知っているので、これらのメソッドのいくつかの特定のアプリケーションを見てみましょう。

線虫回虫は、寿命を延ばすことができる遺伝子の突然変異を識別するためにスクリーニングのプラットフォームとして使用されています。ここでは、タイミングの産卵プロトコルの助けを借りて時代同期の後科学者は生物の寿命の遺伝子の突然変異の効果を分析しました。

組織再生のメカニズムを研究する多くのモデルが利用可能な再生の機構の解析に続いて初期の損傷を伴います。この例では、科学者は、組織再生側線、ゼブラフィッシュ末梢神経系の感覚のキーコンポーネントのアブレーションを検討しました。

アブレーションを誘導するためには、科学者たちは、ゲンタマイシンと魚を扱われます。指定された回復時間後魚が神経幹細胞の汚れ色素重要なソリューションに注がれます。当時はこれらの細胞を染色蛍光顕微鏡を用いて定量化します。

最後に、研究者はしばしば損傷した組織の修復を誘導するための成人の幹細胞を注入します。ここでは、科学者は、損傷した筋肉組織の再生を誘導するのに多能性幹細胞を使用しました。そのためには、科学者は、破損した後肢筋肉マウス モデルを生成されます。その後、多能性幹細胞は、損傷した筋肉に直接注入しました。次の注入、細胞に増殖分化、時間と機能への貢献を与えられた改善を行った。

ちょうど老化と再生のフィールドにゼウスの導入を見た。このビデオには、フィールドの歴史のハイライトが見直され、いくつかのキーの質問は、生物学者、それらは老化と再生の生物学を理解するために行われている現在の実験、質問、答えに使用されているいくつかの著名な試金が求められています。いつも見てくれてありがとう!

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