תרבות מסבירה ללימודים התפתחותיים

תרבות אקסלנט היא טכניקה שבה רקמות ואיברים שלמים מוסרים, או "מוסברים", מעובר או עובר והם מתורבתים מתוך הגוף, או"ex vivo." שיטות אלה מספקות חלון ייחודי שיעזור לנו להבין את תהליך ההתפתחות על ידי הפעלת תצפיות ישירות של גידול איברים ורקמות - תהליך הנקרא organogenesis.

וידאו זה יבחן את העקרונות הבסיסיים של תרבות הסברה, יתווה צעדים מרכזיים של ההליך, ידון במניפולציות טיפוסיות ויספק יישומים ספציפיים של טכניקה זו במחקרים התפתחותיים.

לפני שתיאר כיצד לתרבות, בואו נסקור כמה מהעקרונות שמאחורי טכניקה זו.

תרבות Explant חלה על מגוון רחב של רקמות עובריות ממגוון רחב של אורגניזמים. טכניקה זו אידיאלית לחקר התפתחות האיברים, שכן שינויים מבניים, המכונה מורפוגנזה, ניתן לראות ישירות כפונקציה של זמן. בנוסף, ניתן לטפל ברקמות במולקולות ניסיוניות כדי לקבוע את השפעתן על ההתפתחות. יתר על כן, כאשר תרבות explant משולבת עם כלים מולקולריים כדי לשנות ביטוי גנים מיקרוסקופיה פלואורסצנטית, זה הופך להיות כלי רב עוצמה לטיפול בשאלות של בידול תאים ורקמות.

לאחר מכן, בואו נסקור פרוטוקול לתרבות מסבירה של רקמות יונקים.

כדי להתחיל את ההליך, עוברים מוסרים מכרסם בהריון מורדם. לאחר הסרת הממברנות שמסביב, העובר מבודד. הרקמות או האיברים מעניינים מבודדים לאחר מכן מהעובר שחולץ ומועברים לצלחות לצמיחה. מדיה המכילה אנטיביוטיקה מתווספת ואת הצלחות גדלים אינקובטור להגדיר עבור 37°C. מגרשי רקמות מוכנים עכשיו למניפולציה.

לאחר הקמת תרבויות explant, ניתן לבצע מספר סוגים של מניפולציות.

לדוגמה, ניתן לתמרן גנטית את הרקמה המוסברת כדי לבדוק את תפקידו של גן מעניין בתהליך התפתחותי ספציפי. זה יכול להיות מושגת על ידי החדרת חומר גנטי לתוך הרקמה באמצעות טכניקות כמו אלקטרופורציה, שבו שדה חשמלי משמש להנעת DNA מוזרק לתוך תאים סמוכים.

Explants משמשים גם לעתים קרובות כדי לבדוק את התפקידים כי מולקולות איתות, כמו גורמי גדילה, לשחק organogenesis. רקמות בתרבית במבחנה שימושית במיוחד עבור סוגים אלה של מחקרים כי טיפול עם המתחם הוא פשוט כמו הוספתו למדיה התרבותית. עם זאת, חרוזים קטנים ספוגים בתרכובות ניסיוניות יכול גם להיות מושתל לתוך הרקמה עבור גישה מבוקרת יותר לטיפול כימי.

ללא קשר לגישה, יתרון מרכזי של טכניקת explant הוא כי ההשפעות של מניפולציות ניסיוניות ניתן לדמיין בקלות בזמן אמת, באמצעות מיקרוסקופיה אור או פלואורסצנטי.

עכשיו, בואו נסתכל על כמה יישומים ספציפיים של תרבות ex vivo.

ראשית, explants מייצגים מערכת מודל שבה פיתוח רקמות ניתן לדמיין ישירות. לדוגמה, חוקרים אלה הסירו את הלבלב המתפתח מעכברים עובריים ותרבלו אותו על מנות בתחתית זכוכית להדמיה משופרת.

פיתוח הרקמה ניתן לראות על ידי מיקרוסקופיה קלה, אבל השימוש ברקמה מהונדסת המבטאת סמנים פלואורסצנטיים מספק תצוגה מפורטת עוד יותר של תהליכים התפתחותיים, כמו ניצני צינור. רקמה מוסברת יכולה גם להיות נתונה לחיסון, המאפשר לחוקרים לעקוב אחר התפתחותם של סוגי תאים ספציפיים, כמו התאים המייצרים אינסולין המוצגים כאן בכחול וירוק.

יישום נוסף של תרביות explant הוא לעזור לפענח את התפקיד של מולקולות ספציפיות, כמו גורמי גדילה, באורגנוגנזה.

כאן, explants ריאות עובר ניתחו מ E12.5 עוברי עכבר גדלו בנוכחות או היעדר גורם גדילה עד 48 שעות. התוצאות מצביעות על כך שגורם גדילה זה מעכב היווצרות דרכי הנשימה בריאה העוברית.

לבסוף, ניתן להשתמש בהפקרות מעוברים מוקדמים כדי לקבוע את המנגנונים השולטים בביטוי הגנים בשלבים הראשונים של העובר.

חוקרים אלה הסבירו שני סוגי תאים שונים משלב 16 התאים של עוברים צפרדע: אלה שנועדו ליצור מבנים גחוניים, ואלה שיתרמו למבנים גחוניים. explants הורשו לפתח במשך כיום לפני הכתמים כדי לאפיין את דפוס הביטוי של גן ספציפי לרקמת גבע.

מכיוון שהביטוי של גן זה נצפה רק בביטויים מאזור העור, סוכם כי תוכניות ביטוי גנים מקודדות בתאים עובריים אלה, במקום להיות מכוונות על ידי אינטראקציות תא-תאים המתרחשות מאוחר יותר בהתפתחות.

כעת צפינו במערכות תרבות אקסלנט והבחנו כיצד ניתן להשתמש בהן במחקרים התפתחותיים. טכניקה זו היא כלי רב עוצמה המאפשר את הבנתנו את המנגנונים המולקולריים שבבית התפתחות בעלי החיים. תודה שצפיתם!