Howard Hughes Medical Institute forskare har upptäckt en viktig reglerande väg som gör det möjligt grodan embryon att utvecklas normalt även efter att det kluvna - vilket sker i utvecklingen av enäggstvillingar.
Forskarna sade att deras resultat tyder på att ansträngningarna att använda embryonala stamceller terapeutiskt att regenerera skadad eller sjuk vävnad kan ha att övervinna liknande självreglerande mekanismer som finns i stamceller. Sådana mekanismer kan annars köra stamceller till försök att differentieras till embryon med många celltyper, snarare än att begränsa sig till en önskad enda typ av vävnad.
Forskarna, doktorand Bruno Reversade och HHMI utredare Edward M. De Robertis, både vid University of California i Los Angeles publiceras, sina fynd i December 16, 2005, numret av tidskriften Cel l.
Försöken planerades i ett försök att lära sig mer om mekanismerna bakom inrättandet av en morfogenetiska fält. Detta fält består av en gradient av reglerande proteiner som stöd i att organisera differentiering av embryonala celler och ger en organism dess övergripande form. Även om forskarna hade vetat att formbildningsfält var ansvariga för embryots märkliga elasticitet, var väldigt lite förstått hur de fungerar på molekylär nivå, säger De Robertis.
För sina studier använde Reversade och De Robertis tidiga embryon av den afrikanska padda Xenopus. Används i stor utsträckning embryologiska studier Xenopus embryon är lätta att odla och kan manipuleras genom metoder vävnadstransplantation. Forskarna studerade Xenopus embryon i blastula stadium, som liknar en ihålig sfär av ett par tusen celler.
Forskarna försökte att förstå mer om den reglerande roll i en familj av proteiner som kallas Osteoinduktiva (BMP). Vissa BMP är kända för att vara viktiga regulatorer för dorsoventral (back-to-belly) mönstring av embryon. I ett sådant mönster, bröst-cellerna differentieras till neurala celler och ventrala celler blir epidermala celler.
"Medan BMP var kända för att vara viktiga i detta system, hade det aldrig varit möjligt, till exempel, att vända ett embryo helt i hjärnans celler, eller för att förstöra denna morfogenetiska systemet", säger De Robertis. "Embryot försöker alltid att själv reglera och återhämta sig."
I sina experiment, delade forskarna Xenopus embryon i rygg-och ventral halvor och använt tekniker som möjligt för dem att hämma BMP signalering selektivt i halveras embryon. De observerade då vilka effekter deras manipulationer haft på embryots utveckling.
Dessa experiment visade att medan den ventrala delen av embryot krävs specifika BMP, "det var ganska chockerande för oss att ryggdelen av embryot utvecklats ganska normalt", sa De Robertis. Forskarnas nästa serie experiment visade att rygg-utveckling krävs en annan medlem av BMP familjen, som kallas anti-dorsalizing morfogenetiska protein (ADMP).