מדענים בתחום הביולוגיה ההתפתחותית משתמשים במחקרי השתלה ככלי לחקר אינטראקציות תאיות הנדרשות לאיברוגנזה נכונה. בהליך זה, רקמה עוברית נותחת בקפידה מתורם ומושתלת לפונדקאי במהלך העובר המוקדם. עוברים מארחים נבדקים לאחר מכן כדי לקבוע כיצד הרקמה המושתלת משפיעה על דפוס ההתפתחות.

וידאו זה יספק סקירה של אינטראקציות הסלולר במהלך organogenesis, פרוטוקול השתלה כללי, ולבסוף כמה יישומים מעשיים רבים של טכניקה שימושית זו.

לפני להתעמק כיצד לבצע השתלות, מאפשר בקצרה לדון כמה עקרונות של לימוד אינטראקציות הסלולר במהלך organogenesis. איברים הם מבנים מורכבים המורכבים מסוגי תאים רבים שחייבים לעבוד יחד כדי ליצור מערכת מתפקדת.

במהלך הפיתוח, לכל סוג תא יש תפקיד כמריץ או כמגיב. המריץ הוא רקמה המייצרת אות, משנה את ההתנהגות של רקמה אחרת, ולעתים קרובות קובע את גורלה, בעוד המגיב הוא רקמת יעד המקבלת אות מהמפיק. כל התהליך הזה ידוע בשם אינדוקציה של רקמות. דפוסי ביטוי גנים יקבעו אילו תאים מגיבים, שכן חלבוני פני התא המתאימים חייבים להיות נוכחים כדי לקבל ולפרש אותות.

מחקרי השתלה הם דרך אחת לחקור אינדוקציה של רקמות. ניתן להשתיל תאים תורמים לתוך הפונדקאי במיקום אחר כדי לראות כיצד שינוי האותות הקיימים בסביבה התאית משנה את גורלם. לחלופין, ניתן להשתיל רקמות מגוונות מבחינה גנטית בין מיקומים אנלוגיים כדי להעריך כיצד ביטוי גנים משפיע על ההתפתחות.

עכשיו שאנחנו יודעים קצת יותר על השתלות, בואו נראה כמה הכנות שעשויות להיות נחוצות כדי לבצע טכניקה זו.

ראשית, להכין את הכלים הדרושים לטכניקות כירורגיות מיקרוסקופיות. כלים נפוצים כוללים מחטי טונגסטן, אשר מלוטשים להבה עד נקודה חדה, או מחטי זכוכית עדינות שנמשכו מצינורות נימים. בנוסף, בהתאם לאורגניזם שתעבוד איתו, ייתכן שיהיה צורך בעובש ייצוב. זה עוזר לייצב את האורגניזם במקום במהלך הליך ההשתלה.

מספר אורגניזמים מודל יכול לשמש במחקרי השתלה. כאן, נתאר בקצרה את ההליך באמצעות מערכת של שליו-אפרוח. הצעד הראשון הוא להסיר את העובר התורם מהביצה ולהניח אותו על צלחת לפירוק. לאחר מכן, תחת מיקרוסקופ מנתח, רקמת העניין נקטעת בקפידה מהתורם ומונחת לפתרון מתאים ועל קרח עד שהמארח יהיה מוכן לקבל את ההשתלה.

המארח מוכן באותה צורה כמו התורם. בזהירות excise את הרקמה המארחת, יצירת אתר השתל שווה ערך לגודל של רקמת התורם. רקמת התורם ממוקמת בעמדה ומאובטחת לאתר השתל המארח. לבסוף, העובר ממוקם בחזרה לתנאים המחקים את סביבתו הטבעית, ומותר לו להתפתח עד שהגיל הרצוי מתקיים. לאחר מכן ניתן ללמוד אינדוקציה של רקמות בטכניקות היסתולוגיות ומיקרוסקופיות שונות.

עכשיו שעברנו על שיטה כללית של ביצוע השתלות, מאפשר לבחון כמה יישומים במורד הזרם של טכניקה זו.

מחקרי השתלה יכולים לשמש כדי לחקור גנים המעורבים בהנעת תא לעבר גורל רקמה מסוים. בניסוי זה, שכבה של תאי גזע, המכונה כובע בעלי החיים, המבטאת את גן העניין הושתלה על אגף עובר קסנופוס. לאחר תקופה של דגירה, מבנה דמוי עין נראה מתפתח באתר ההשתלה, מה שמרמז על כך שהגן מעניין יכול לכוון אוכלוסיית תאי גזע לעבר גורל תאי רשתית.

מחקרי השתלות יכולים גם להיות מנוצלים כדי לבחון כיצד קבוצה של תאים יכולה לשנות את גורל הרקמה המארחת באמצעות אינטראקציות תא-תאים. בניסוי זה, החוקרים מפרצים את המבנה העוברי המכונה הצומת של הנסן, הידוע גם בשם "הקשר הפרימיטיבי" או "המארגן", מעובר האפרוח התורם, ומשתילים אותו לאזור נאיבי על עובר אפרוח מארח. הם מבחינים כי הצומת של הנסן המושתל יוצר נוטוקורד מיניאטורי, מה שמרמז כי אותות מרקמת התורם הנחו את הרקמה המארחת לעבר גורל עצבי.

תוך ניצול ההבדלים המבניים בין שליו לברווז, החוקרים מבצעים השתלות כדי להעריך דפוסים ספציפיים למינים. כאן, חוקרים יוצרים " quck" על ידי לקיחת אוכלוסיית תאים ספציפית המכונה סמל עצבי מ שליו והשתלת אותו לתוך ברווז. בשל ההבדלים הגנטיים, חוקרים יכולים להעריך את תרומתו של הסמל העצבי של שליו באורגניזם המפותח.

הרגע צפית בסרטון של ג'וב על מחקרי השתלה. וידאו זה סיפק סקירה של אינטראקציות תאיות במהלך organogenesis, הקדמה קצרה לביצוע השתלות, וכמה היישומים המעשיים הרבים של טכניקה זו בתחום הביולוגיה ההתפתחותית. כמו תמיד, תודה שצפית!