De onderzoekers van het Howard Hughes Medical Institute hebben een belangrijke regelgevende weg ontdekt die kikkerembryo's om zich normaal zelfs daarna wordt verdeeld in de helft toelaat te ontwikkelen -- zoals gebeurt in de ontwikkeling van identieke tweeling.
De onderzoekers zeiden hun bevindingen voorstellen dat de inspanningen om embryonale stamcellen therapeutisch toe te passen om beschadigd of ziek weefsel te regenereren gelijkaardige zelfregelende mechanismen kunnen moeten overwinnen huidig in stamcellen. Dergelijke mechanismen zouden stamcellen anders kunnen ertoe aan zetten proberen om in embryo's met vele celtypes te onderscheiden, eerder dan het beperken van tot gewenst één enkel type van weefsel.
De onderzoekers, gediplomeerde student de onderzoeker Reversade en HHMI Edward M. De Robertis, allebei van Bruno bij de Universiteit van Californië in Los Angeles, publiceerden hun bevindingen in 16 December, 2005, kwestie van de dagboekCel.
De experimenten werden opgevat in een poging om meer over de mechanismen te leren die aan de totstandbrenging van een morphogenetic gebied ten grondslag liggen. Dit gebied bestaat uit een gradiënt van regelgevende proteïnen dat hulp in het organiseren van de differentiatie van embryonale cellen en geeft een organisme zijn algemene vorm. Hoewel de onderzoekers hadden geweten dat morphogenetic gebieden van de opmerkelijke veerkracht van het embryo de oorzaak waren, zeer klein werd begrepen over hoe zij op het moleculaire niveau, bovengenoemd DE Robertis functioneren.
Voor hun studies, gebruikten Reversade en DE Robertis vroege embryo's van de Afrikaanse pad Xenopus. Wijd gebruikt in embryologische studies, zijn de embryo's Xenopus gemakkelijk te groeien en kunnen door de technieken van de weefseloverplanting worden gemanipuleerd. De onderzoekers bestudeerden embryo's Xenopus in het blastulastadium, dat op een hol gebied van een paar duizend cellen lijkt.
De wetenschappers wilden begrijpen meer over de regelgevende rol van een familie van geroepen proteïnen morphogenetic proteïnen uitbenen (BMPs). Bepaalde BMPs zijn gekend om zeer belangrijke regelgevers te zijn van het dorsoventral (terug naar-buik) vormen van embryo's. Bij dergelijke het vormen, onderscheiden de dorsale cellen in neurale cellen en de buikcellen worden epidermale cellen.
„Terwijl BMPs om in dit systeem belangrijk werden gekend te zijn, was het nooit mogelijk, bijvoorbeeld, geweest om een embryo volledig te veranderen in hersenencellen, of dit morphogenetic systeem te vernietigen,“ bovengenoemd DE Robertis. Het „embryo probeert altijd zelf-te regelen en terug te krijgen.“
In hun experimenten, verdeelden de onderzoekers embryo's Xenopus in de dorsale en buikhelften en gebruikten technieken die toelieten hen om BMP te verbieden die selectief in de gehalveerde embryo's signaleren. Zij namen toen welke invloed waar hun manipulaties bij de embryonale ontwikkeling hadden.
Deze experimenten openbaarden dat terwijl de buikhelft van het embryo specifieke BMPs vereiste, „het aan ons dat het dorsale deel van het embryo zich vrij normaal ontwikkelde,“ bovengenoemd DE Robertis eerder schokkend was. De volgende reeks van de onderzoekers experimenten openbaarde dat de dorsale ontwikkeling een ander lid van de BMP familie vereiste, genoemd anti-dorsalizing morphogenetic proteïne (ADMP).
Hun studies openbaarden dat de twee soorten proteïnen in de twee helften van het embryo op een „geschommel“ manier werden geregeld. Bijvoorbeeld, toen de onderzoekers BMP signalerende niveaus verminderden, zouden de niveaus ADMP, en vice versa toenemen. Dergelijke compensatoire capaciteit is een sleutel aan zelfregeling in het embryo, bovengenoemd DE Robertis.