Invitroでのマウス胚は器官形成の段階に持ち込まれた

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Invitroでのマウス胚は器官形成の段階に持ち込まれた
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Anonim
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イスラエルの科学者たちは、細胞塊の初期形成から手足の出現まで、いくつかの発達段階を通じて「invitro」で胚を実施することに成功しました。研究者は、組織や臓器の形成と発達をリアルタイムで観察する能力を示しています。科学者たちは、彼らの技術が哺乳類の器官形成の背後にある謎を明らかにすることを望んでいます。作品はNatureに掲載されました。

生物学者は長い間、組織や器官が胚でどのように発達するかを理解しようと努めてきました。哺乳類では、このプロセスは子宮の壁の後ろに隠されており、それをスパイすることは困難であり、介入することはほとんど不可能です。したがって、外層と内層が均質な胚で形成され始める初期の原腸陥入と器官の形成の開始との間に何が起こるか、科学者は推測することしかできません。

子宮外(子宮外)で胚を成長させる最初の方法は、前世紀の30年代に提案され、その後、プラットフォームは繰り返し改良されました。しかし、重要な問題が残っていました。胚の生存率は時間的に厳しく制限されており、培養開始後1日以内に通常の発育過程からの逸脱が観察されました。

ワイツマン科学研究所の生物学者、ジェイコブ・ハンナのグループは、原腸陥入中と原腸陥入後期から四肢形成の開始までの2つの異なる段階で子宮外マウス胚を成長させる方法を開発し、2つのアプローチを1つの連続培養にうまく組み合わせました処理する。

最初に、研究者たちは、発生の7日目から11日目まで回転ドラムで胚を成長させる方法を学びました(マウスの総妊娠は20日間続きます)。この目的のために、科学者たちは栄養培地の組成を改善し、圧力が胚の細胞の発達に影響を与えることを考慮に入れて、ガス混合物を供給し、圧力を制御するためのシステムを開発しました。改良されたプロトコルのおかげで、胚の約77%が4日以内に正常に発育しました。その後、設計されたシステムは、明らかに、成長した胚への栄養素と酸素の供給に対処できませんでした。

次に、研究者らは、原腸陥入段階(発生の5日目から6日目、8日目まで)を通して胚をうまくナビゲートできるかどうかをテストしました。受け入れられている培養条件をわずかに変更することで、科学者のグループは胚発生の高効率を達成することができました。それらの97%は、同じ段階で自然に成長した胚と異ならなかった。

次に、生物学者は2つの段階を組み合わせました:静的培養(原腸陥入段階、6〜8日)と回転インキュベーターでの培養(原腸陥入から器官形成まで、8〜11日)。科学者たちは、胚の55%をプロセス全体にうまく通過させることができました。このプロセスでは、最後に下肢が形成され始めました。この間、胚は印象的に成長しました:200マイクロメートルから5.4ミリメートル。子宮外で成長した胚の細胞内の遺伝子の転写は、子宮内で成長したものと異ならなかった。つまり、器官を形成するプロセスは計画通りに進んだ。

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胚培養スキーム:原腸陥入時に固定皿で培養し、原腸陥入後に移動ドラムで培養します。

さらに、研究の著者はなんとか胚の発達に介入することができました。たとえば、発生のさまざまな段階で蛍光タンパク質の遺伝子を導入し、神経組織を染色してその成長を観察します。研究者らはまた、多能性幹細胞を胚に注入し、キメラ胚を作成しました。

研究者たちは、正常な脳形成に重要なヒトミクログリア前駆細胞を使ってキメラを作ることさえできました。このような「混合」胚をinvitroで観察することで、科学者は子宮内発生の初期段階における組織や臓器の発生メカニズムと、考えられる病状の原因を調査することができます。

胚の本格的な子宮外発生の技術はまだ遠いですが、最近、科学者たちは、原腸陥入に先立つ発生段階の胚である、実際の胚盤胞に似たものをinvitroで収集することに成功しました。研究者たちは、結果として生じた構造をウミツボミと呼びました。これについて詳しくは、記事「こんにちは、ゴラ:人のクローンを作成する新しい方法に何を期待するか」をご覧ください。

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