Un punto importante nello sviluppo dell'embrione vertebrato - l'istituzione di una parte posteriore che morphs in un cervello, in un midollo spinale e nei muscoli - risulta essere così importante che l'organismo usa almeno tre segnali assicurarsi accade correttamente.
La scoperta, riferita questo mese nella Cella Inerente Allo Sviluppo del giornale dai ricercatori all'Università di California, Berkeley, definitivo spiega un'osservazione di 80 anni che ha rivoluzionato il modo che i biologi ritengono allo sviluppo embrionale e fetale ed ha impostato la fase per il dibattito della cellula staminale.
Che l'osservazione 1924 in newts da Hans Spemann e dalla Barbabietola di Hilde utile a Spemann il Premio Nobel nel 1935 ed ha generato la nozione che le celle embrionali non conoscono che cosa si trasformeranno in finché non ottengano il segnale adeguato. Questo concetto è alla root di odierna eccitazione sopra le cellule staminali embrionali, che sono basicamente celle del naïve che, può essere stimolato teoricamente per trasformarsi in in tutto il tessuto dell'organismo.
Infatti, le proteine usate normalmente dall'embrione recentemente sono state messe per utilizzare nel lavoro embrionale della cellula staminale. La Zucca, una delle proteine isolate dal gruppo di ricerca di Uc Berkeley, è stata utilizzata nelle culture per mantenere la crescita delle cellule staminali neurali.
I nuovi esperimenti di Uc Berkeley, sulle rane, indicano che alcuni punti nello sviluppo embrionale iniziale sono così critici che molti segnali di sovrapposizione sono necessari assicurare che le celle scendano il percorso giusto. La formazione della parte posteriore e la pancia è una pietra miliare per le rane come pure per gli esseri umani ed altri vertebrati, accadendo come fa all'inizio del trattamento di gastrulazione, che vede la parte anteriore e parte posteriore, capo e coda, a destra e a sinistra stabilito e l'apparizione di un piano delle sezioni trasversali riconoscibile. Se questo punto viene a mancare, l'embrione finalmente muore.
“La Gastrulazione ed il trattamento di definizione del vostro asse della retro-pancia è così punto importante che realmente avete proteine multiple che sono espresse là, nel caso in cui una di loro viene a mancare, le altre possono compensare,„ ha detto l'autore principale Mustafa Khokha (Ka pronunciato di KO), un collega post-dottorato a Uc Berkeley e un medico di partecipazione nella cura critica pediatrica a Uc San Francisco. “La Ridondanza è destinata per rendere l'embrione robusto, in modo da evitare i difetti di nascita.„
Le tre proteine identificate nella relazione del gruppo sono fra almeno cinque che bloccano altri segnali permettere la parte posteriore, o il dorsale, strutture al modulo. Tredici anni fa, Richard Harland, il professor e presidenza del Dipartimento di Molecolare e di Biologia Cellulare a Uc Berkeley, ha mostrato quello che inietta uno di questi fattori, zucca, nella pancia di un embrione causato i tessuti circostanti per svilupparsi nelle strutture trovate normalmente sulla parte posteriore. Malgrado i tentativi ripetuti, tuttavia, nessuno potrebbe indicare che i segnali di didascalia come la zucca hanno fatto l'opposto. Infatti, bloccare la zucca e gli altri fattori conosciuti è sembrato avere relativamente poco effetto sull'embrione, sollevante dubita circa il ruolo naturale di queste proteine nello sviluppo iniziale.
Ora, facendo uso di embrioni molto giovani del Xenopus della rana del laboratorio tropicalis, Khokha, Harland ed i loro colleghi di Uc Berkeley potevano bloccare tre dei cinque fattori immediatamente e questo volta ha trovato i cambi spettacolari nell'embrione.
“Quando abbiamo rimosso questi segnali, tutti i tessuti che si formano sul retro dell'embrione - cervello, midollo spinale e muscoli - sono stati persi,„ Khokha ha detto. “Non solo erano indietro i tessuti persi, ma i tessuti della pancia notevolmente sono stati espanti - l'intero embrione è stato repatterned, in modo da è più del tipo di pancia di è del tipo di retro. Così, questi segnali sono necessari affinchè il reticolo accadano correttamente.„
“In primo luogo abbiamo trovato questi segnali nel 1992 e da allora, abbiamo capito come funzionano. Ma perché ci sono tanti di loro, è stato difficile realmente da inchiodare che sono essenziali,„ Harland ha detto. “Abbiamo dovuto abbattere tre loro per provare che sono essenziali.„
Negli anni 20, lavoranti all'Università di Friburgo in Germania, Spemann e la sua Barbabietola dello studente hanno trovato che mentre la massa delle celle nell'embrione ha cominciato prendere la forma, una regione nell'embrione - che cosa hanno chiamato “l'organizzatore„ - è sembrato essere la sorgente dei segnali alle celle vicine, dicente loro di formare le strutture arretrate. Che Cosa ha ribadito il loro esperimento stava catturando l'organizzatore da un embrione - nei loro esperimenti, un tritone - e stava impiantandolo in un altro.
“Realmente hanno prodotto un embrione del gemello Siamese,„ Khokha ha detto. “Il pezzo che hanno tagliato dall'embrione erogatore e trapiantato nell'embrione ospite poteva ridefinire le strutture nell'embrione ospite per fare indietro le strutture in cui la pancia si sarebbe formata normalmente - per indurre un'altri testa, cervello e midollo spinale. Il tessuto hanno trapiantato i segnali inviati al host creare queste nuove strutture.„
Da allora, gli scienziati hanno cercato i fattori di segnalazione secernuti dall'organizzatore di Spemann. Gli antagonisti morfogenetici Definiti della proteina (BMP) dell'osso, questi fattori bloccano un trattamento che crea le strutture e la radura della pancia il modo per lo sviluppo arretrato.
“È realmente durante i 20 anni ultimi che è stato possibile prendere in giro questi puliti diversi e sviluppare le analisi che sono abbastanza buone da trovare le molecole addette al trattamento normale,„ Harland ha detto.