Durante l'embriogenesi, le cellule si impegnano progressivamente in diversi destini attraverso un processo in due fasi: specifica seguita dalla determinazione. La specifica è dimostrata rimuovendo un segmento di un embrione precoce, coltivano "neutramente" il tessuto in vitro,ad esempio in una piastra di Petri con un semplice mezzo, e quindi osservando i derivati. Se la regione coltivata dà origine a tipi di cellule che normalmente genererebbe nell'embrione, ciò significa che è specificato. Al contrario, la determinazione si verifica se una regione dell'embrione viene rimossa e collocata in un ambiente "non neutro", ad esempio in un piatto contenente mezzi complessi integrato con una varietà di proteine, o anche un'area diversa dell'embrione stesso, e genera ancora i derivati attesi. La specificazione e la determinazione sono due fasi sequenziali nel percorso di sviluppo di una cellula, che precedono la fase finale della differenziazione, durante la quale vengono prodotti tessuti maturi con morfologie e funzioni uniche.

Dimostrazione In vitro della specificazione

Per studiare le specificazioni, i ricercatori devono prima comprendere i derivati normali di diverse regioni di un embrione. Per raggiungere questo obiettivo, le mappe del destino sono spesso utilizzate, che sono generate dalla tintura o dall'etichettatura delle cellule nelle prime fasi dello sviluppo embrionale, nella coltura di embrioni interi e nel monitoraggio dove finiscono le cellule marcate. Ad esempio, tali tecniche impiegate nel pollo hanno dimostrato che regioni distinte situate fuori centro nell'embrione (approssimativamente le posizioni delle ore 9 e delle 3) danno origine a cellule della cresta neurale, che sono in grado di migrare e generare il sistema nervoso periferico.

È importante sottolineare che queste aree neurali destinate alla cresta possono essere assumite durante le prime fasi della gastrazione (quando l'embrione viene trasformato in una struttura a tre strati), prima che inizino ad esprimere marcatori proteici o caratteristiche distinte del tipo di cellula. Quando qualsiasi tessuto sottostante che può essere una fonte di fattori di segnalazione viene raschiato via, e questi espedienti sono coltivati all'interno di gocce di collagene in un semplice mezzo, generano cellule che esprimono i tipici fattori di trascrizione della cresta neurale. È interessante notare che, alcune cellule sono anche osservate migrare lontano dal corpo del frammento di tessuto, che è un'altra caratteristica di questo destino cellulare. Questi esperimenti hanno dimostrato che la specifica della cresta neurale si verifica all'inizio durante lo sviluppo embrionale, e mentre gran parte di questo lavoro è stato eseguito nel pollo, prove più recenti suggeriscono un modello simile di specificazione nel coniglio; entrambi questi organismi sono utilizzati come modelli per lo sviluppo embrionale umano.

Comprendere la segnalazione alla base delle specificazione

Una volta dimostrata la specificazione di una regione di un embrione, i ricercatori sono anche interessati a determinare come i segnali proteici e la posizione del tessuto nell'embrione stesso determinano l'invio di una cellula lungo una particolare via di sviluppo. Per la cresta neurale, i ricercatori hanno determinato che una combinazione di proteine, tra cui proteine morfogenetiche ossee e fattori di crescita del fibroblasto, provenienti dall'alitazione dei tessuti o dalla base della futura cresta neurale inducono questo destino cellulare. Tali segnali, a loro volta, suscitano l'espressione di proteine specifier in queste cellule, che li lanciano nel percorso della cresta neurale.