Durante la embriogénesis, las células se comprometen progresivamente con diferentes destinos a través de un proceso de dos pasos: la especificación seguida de la determinación. La especificación se demuestra extrayendo un segmento de un embrión temprano, "neutralmente" cultivando el tejido in vitro—por ejemplo, en una placa de petri con un medio sencillo— y luego observando los derivados. Si la región cultivada da lugar a tipos de células que normalmente se generarían en el embrión, esto significa que se especifica. Por el contrario, la determinación se produce si una región del embrión se extrae y se coloca en un ambiente "no neutro", como en una placa que contenga un medio complejo complementado con una variedad de proteínas, o incluso un área diferente del propio embrión, y todavía genera los derivados esperados. La especificación y la determinación son dos pasos secuenciales en la vía de desarrollo de una célula, que preceden a la etapa final de diferenciación, durante los cuales se producen tejidos maduros con morfologías y funciones únicas.

Demostración in vitro de la especificación

Para estudiar la especificación, los investigadores primero deben entender los derivados normales de diferentes regiones de un embrión. Para lograr esto, a menudo se utilizan mapas de destino, que se generan tiñendo o etiquetando células al principio del desarrollo embrionario, cultivando embriones enteros y controlando donde terminan las células marcadas. Por ejemplo, estas técnicas empleadas en el pollo han demostrado que distintas regiones situadas fuera del centro del embrión (aproximadamente en las posiciones 9 y 3 del reloj) dan lugar a células de la cresta neural, que son capaces de migrar y generar el sistema nervioso periférico.

Es importante destacar que estas áreas destinadas a la cresta neural pueden extirparse durante las primeras etapas de la gastrulación (cuando el embrión se transforma en una estructura de tres capas), antes de que comiencen a expresar marcadores de proteínas o cualquier característica distintiva del tipo celular. Cuando se raspa cualquier tejido subyacente que puede ser una fuente de factores de señalización, y estos explantes se cultivan dentro de las gotas de colágeno en un medio simple, generan células que expresan factores típicos de transcripción de la cresta neural. Curiosamente, algunas células incluso se observan migrando lejos del cuerpo del fragmento de tejido, que es otra característica de este destino celular. Estos experimentos han demostrado que la especificación de la cresta neural se produce en una fase temprana del desarrollo embrionario, y aunque gran parte de este trabajo se ha realizado en el pollo, la evidencia más reciente sugiere un patrón similar de especificación en el conejo; ambos organismos se utilizan como modelos para el desarrollo embrionario humano.

Comprender la señalización detrás de la especificación

Una vez que se ha demostrado la especificación de una región de un embrión, los investigadores también están interesados en determinar cómo las señales proteicas —y la posición del tejido en el propio embrión— dan como resultado que una célula sea enviada por una vía de desarrollo particular. Para la cresta neural, los investigadores han determinado que una combinación de proteínas, entre ellas las proteínas morfogenéticas óseas y los factores de crecimiento de los fibroblastos, procedentes del tejido colindante o subyacente a la futura cresta neural, induce este destino celular. Tales señales, a su vez, provocan la expresión de proteínas específicas en estas células, que las lanzan a la vía de la cresta neural.