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Developmental Biology

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Estudos de Transplante

Overview

Muitos biólogos do desenvolvimento estão interessados nos sinais moleculares e interações celulares que induzem um grupo de células a se desenvolver em um determinado tecido. Para investigar isso, os cientistas podem usar uma técnica clássica conhecida como transplante, que envolve tecido de um embrião doador sendo extirpado e enxertado em um embrião hospedeiro. Observando como os tecidos transplantados se desenvolvem em ambientes hospedeiros, os cientistas começaram a dissecar as vias moleculares subjacentes ao desenvolvimento.

Neste vídeo, primeiro olhamos para o papel das interações celulares no desenvolvimento e passamos para um protocolo básico de transplante. Por fim, são discutidos alguns estudos específicos de desenvolvimento utilizando essa técnica, que examinam o efeito do transplante de tecido sobre o destino do doador e do tecido hospedeiro.

Procedure

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Cientistas do campo da biologia do desenvolvimento usam estudos de transplante como ferramenta para investigar interações celulares necessárias para a organogênese adequada. Neste procedimento, o tecido embrionário é cuidadosamente dissecado de um doador e transplantado para um hospedeiro durante a embriogênese precoce. Embriões hospedeiros são então examinados para determinar como o tecido transplantado influencia o padrão de desenvolvimento.

Este vídeo fornecerá uma visão geral das interações celulares durante a organogênese, um protocolo geral de transplante e, finalmente, algumas das muitas aplicações práticas desta técnica útil.

Antes de investigar como realizar transplantes, vamos discutir brevemente alguns princípios de estudo das interações celulares durante a organogênese. Os órgãos são estruturas complexas compostas por muitos tipos de células que devem trabalhar em conjunto para gerar um sistema funcional.

Durante o desenvolvimento, cada tipo de célula tem um papel como o indutor ou o respondente. O indutor é um tecido que produz um sinal, altera o comportamento de outro tecido, e muitas vezes determina seu destino, enquanto o respondente é um tecido alvo que recebe um sinal do indutor. Todo esse processo é conhecido como indução tecidual. Padrões de expressão genética determinarão quais células são respondentes, uma vez que as proteínas da superfície celular apropriada devem estar presentes para receber e interpretar sinais.

Estudos de transplante são uma forma de investigar a indução tecidual. As células doadoras podem ser transplantadas para o hospedeiro em um local diferente para ver como alterar os sinais presentes no ambiente celular muda seu destino. Alternativamente, tecidos geneticamente diversos podem ser transplantados entre locais análogos para avaliar como a expressão genética impacta o desenvolvimento.

Agora que sabemos um pouco mais sobre transplantes, vamos ver algumas preparações que podem ser necessárias para realizar essa técnica.

Primeiro, prepare as ferramentas necessárias para técnicas cirúrgicas microscópicas. Ferramentas comumente usadas incluem agulhas de tungstênio, que são polidas em chamas até um ponto afiado, ou agulhas de vidro finas retiradas de tubos capilares. Além disso, dependendo do organismo com o que você vai trabalhar, um molde de estabilização pode ser necessário. Isso ajuda a estabilizar o organismo no local durante o procedimento de transplante.

Vários organismos modelo podem ser usados em estudos de transplante. Aqui, descreveremos brevemente o procedimento usando um sistema de codorna. O primeiro passo é remover o embrião doador do ovo e colocá-lo em um prato para dissecção. Em seguida, sob um microscópio dissecando, o tecido de interesse é cuidadosamente extirpado do doador e colocado em solução adequada e no gelo até que o hospedeiro esteja pronto para receber o transplante.

O anfitrião é preparado da mesma forma que o doador. Extir esse espaço de consumo cuidadosamente, criando um local de enxerto equivalente ao tamanho do tecido doador. O tecido do doador é colocado em posição e fixado no local do enxerto hospedeiro. Finalmente, o embrião é colocado de volta em condições que imitam seu ambiente natural, e permitido desenvolver-se até que a idade desejada seja atendida. A indução tecidual pode então ser estudada usando várias técnicas histológicas e microscópicas.

Agora que passamos por um método geral de realização de transplantes, vamos examinar algumas aplicações a jusante desta técnica.

Estudos de transplante podem ser usados para investigar genes que estão envolvidos na condução de uma célula em direção a um destino de tecido específico. Neste experimento, uma camada de células-tronco, conhecida como a tampa animal, expressando o gene de interesse foi transplantada no flanco de um embrião xenopus. Após um período de incubação, uma estrutura semelhante aos olhos foi vista se desenvolvendo no local do transplante, sugerindo que o gene de interesse pode direcionar uma população de células-tronco para o destino de uma célula retinária.

Estudos de transplantes também podem ser utilizados para examinar como um grupo de células pode alterar o destino do tecido hospedeiro através de interações célula-células. Neste experimento, os pesquisadores extirem a estrutura embrionária chamada nó hensen, também conhecido como "nó primitivo" ou "organizador", do embrião do pintinho doador, e transplantam-no para uma região ingênua em um embrião de filhote hospedeiro. Eles observam que o nódulo de Hensen transplantado forma um notochord em miniatura, sugerindo que sinais do tecido doador guiaram o tecido hospedeiro em direção a um destino neural.

Aproveitando as diferenças estruturais entre a codorna e o pato, os pesquisadores realizam transplantes para avaliar a padronização específica das espécies. Aqui, os pesquisadores criam um "quck" pegando uma população celular específica conhecida como crista neural de uma codorna e transplantando-a em um pato. Devido às diferenças genéticas, os pesquisadores podem avaliar a contribuição da crista neural da codorna no organismo desenvolvido.

Você acabou de ver o vídeo do JoVE sobre estudos de transplante. Este vídeo forneceu uma visão geral das interações celulares durante a organogênese, uma breve introdução na realização de transplantes, e algumas das muitas aplicações práticas dessa técnica no campo da biologia do desenvolvimento. Como sempre, obrigado por assistir!

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