Uma etapa principal na revelação do embrião vertebrado - o estabelecimento de uma parte traseira que morphs em um cérebro, em uma medula espinal e em uns músculos - despeja ser tão importante que o corpo usa pelo menos três sinais se certificar ele acontece correctamente.
A descoberta, relatada este mês na Pilha Desenvolvente do jornal por pesquisadores no University Of California, Berkeley, explica finalmente uma observação dos anos de idade 80 que revolucione a maneira que os biólogos pensam sobre a revelação embrionária e fetal e ajuste a fase para o debate da célula estaminal.
Que a observação 1924 nos newts por Hans Spemann e pela Beterraba de forragem de Hilde ganhou a Spemann o Prémio Nobel em 1935 e gerou a noção que as células embrionárias não conhecem o que se transformarão até que obtiverem o sinal apropriado. Este conceito está na raiz do excitamento de hoje sobre células estaminais embrionárias, que são basicamente as pilhas do naïve que, teòrica, pode ser estimulado para transformar-se todo o tecido do corpo.
De facto, as proteínas usadas normalmente pelo embrião têm sido postas recentemente para usar-se no trabalho embrionário da célula estaminal. Noggin, uma das proteínas isoladas pelo grupo de investigação de Uc Berkeley, foi usado nas culturas para manter o crescimento de células estaminais neurais.
As experiências novas de Uc Berkeley, em rãs, mostram que algumas etapas na revelação embrionária adiantada são tão críticas que muitos sinais de sobreposição são necessários se assegurar de que as pilhas vão abaixo do trajecto direito. A formação da parte traseira e a barriga é um marco miliário para rãs assim como para seres humanos e outros animais vertebrados, ocorrendo como faz no início do processo de gastrulação, que considera a parte dianteira e a parte traseira, principal e a cauda, saiu e estabeleceu certo e a primeira aparição de um plano reconhecível do corpo. Se esta etapa falha, o embrião morre eventualmente.
A “Gastrulação e o processo de definir sua linha central da para trás-barriga são uma etapa tão importante que você tem realmente as proteínas múltiplas que estão sendo expressadas lá, só no caso um delas falham, a outro pode compensar,” disse o autor principal Mustafa Khokha (ka pronunciado de KO), um companheiro cargo-doutoral em Uc Berkeley e um médico de comparecimento no cuidado crítico pediatra em Uc San Francisco. A “Redundância é projectada fazer o embrião robusto, para evitar defeitos congénitos.”
As três proteínas identificadas no relatório da equipe estão entre pelo menos cinco que obstruem outros sinais permitir a parte traseira, ou barbatana dorsal, estruturas ao formulário. Treze anos há, Richard Harland, professor e cadeira do Departamento de Molecular e da Biologia Celular em Uc Berkeley, mostrou aquele que injeta um destes factores, noggin, na barriga de um embrião causado tecidos circunvizinhos para tornar-se as estruturas encontradas normalmente na parte traseira. Apesar das tentativas repetidas, contudo, ninguém poderia mostrar a isso sinais de obstrução como o noggin fez o oposto. De facto, obstruir o noggin e os outros factores conhecidos pareceu ter relativamente pouco de efeito no embrião, aumentando duvida sobre o papel natural destas proteínas na revelação adiantada.
Agora, usando embriões muito novos do Xenopus da rã do laboratório tropicalis, Khokha, Harland e seus colegas de Uc Berkeley podiam obstruir imediatamente três dos cinco factores, e esta vez encontrou mudanças dramáticas no embrião.
“Quando nós removemos estes sinais, todos os tecidos que formam na parte de trás do embrião - cérebro, medula espinal e músculos - foram perdidos,” Khokha disse. “Eram Não somente para trás os tecidos perdidos, mas os tecidos da barriga foram expandidos extremamente - o embrião inteiro tornou-se repatterned, assim que é mais barriga-como do que está para trás-como. Assim, estes sinais são necessários para que o teste padrão ocorra correctamente.”
“Nós encontramos primeiramente estes sinais em 1992, e desde então, nós figuramos para fora como trabalham. Mas porque há tão muitos deles, foi difícil pregar realmente para baixo que são essenciais,” Harland disse. “Nós tivemos que bater para baixo três deles para mostrar que são essenciais.”
Nos anos 20, trabalhando na Universidade de Freiburg em Alemanha, Spemann e sua Beterraba de forragem do estudante encontraram que como a massa das pilhas no embrião começou tomar o formulário, uma região no embrião - o que chamaram o “organizador” - pareceu ser a fonte de sinais às pilhas próximas, dizendo lhes para formar estruturas traseiras. O Que rebitou sua experiência tomava o organizador de um embrião - em suas experiências, um newt - e implantava-o em outro.
“Produziram realmente um embrião do gêmeo Siamese,” Khokha disse. “A parte que cortaram do embrião fornecedor e transplantado no embrião do anfitrião podia redefinir as estruturas no embrião do anfitrião para fazer para trás as estruturas onde a barriga formaria normalmente - para induzir uma outra cabeça, cérebro e medula espinal. O tecido transplantaram sinais enviados ao anfitrião criar estas estruturas novas.”
Desde então, os cientistas procurararam pelos factores da sinalização segregados pelo organizador de Spemann. Os antagonistas morfogenéticos Dublados da proteína (BMP) do osso, estes factores obstruem um processo que crie estruturas e espaço livre da barriga a maneira para a revelação traseira.
“É realmente nos últimos 20 anos que foi possível amolar estes limpos separados e para desenvolver os ensaios que são bons bastante encontrar as moléculas envolvidas no processo normal,” Harland disse.