분자 발달 생물학 분야의 연구는 분화 및 발달 중에 세포 수준에서 발생하는 변화에 대한 통찰력을 제공합니다. 연구원은 세포 기능을 조절 하는 물리적 및 화학 메커니즘을 검사. 이것은 세포가 성숙한 태아 내의 전문화한 조직을 어떻게 초래하는지, 그리고 분자 수준에 있는 결점이 질병 국가로 이끌어 낼 수 있는 방법을 이해하는 것을 돕습니다.

이 비디오는 분자 발달 생물학의 간략한 역사를 제시하고, 이 분야의 과학자들이 묻는 주요 질문을 소개하고, 그 질문에 대답할 수 있는 몇 가지 도구를 설명하고, 현재 몇 가지 실험실 응용 프로그램에 대해 설명합니다.

분자 발달 생물학 연구의 역사에서 몇 가지 획기적인 연구를 검토 하 여 시작 하자.

1957년 콘래드 와딩턴은 "유전자의 전략"이라는 제목의 책을 출간하여 세포 운명이 어떻게 결정되는지 설명하려고 노력했습니다. 이전에 수행된 조직 이식 연구를 바탕으로, 그는 세포가 언덕 아래로 굴러 대리석과 같다는 것을 설명하는 개념적 모델을 제시했으며, 바닥에 도달하는 데 걸리는 경로는 최종 차별화 된 상태를 결정할 것입니다. 뚜렷한 세포 모형이 발달 도중 다른 신호를 수신하는 미분화세포에서 생기는 이 아이디어는 "후성 유전학 풍경"으로 알려지게 되었습니다.

같은 시기에, 리타 레비-몬탈치니와 스탠리 코헨은 병아리 배아로 종양을 이식하는 것이 급속한 뉴런 성장으로 이어졌다는 것을 관찰했습니다. 그(것)들은 종양에 의해 분비된 물질이 이 성장을 일으키는 원인이 되었다는 것을 가설하고, 신경 성장 인자, 또는 NGF로 단백질을 확인했습니다. 그 직후, 코헨은 마우스 침샘에 의해 분비된 또 다른 성장 인자를 발견하고 상피 세포의 성장을 촉진했습니다. 그는 표피 성장 인자로이 단백질을 확인, 또는 EGF.

나중에, 1969년에, 루이스 Wolpert는 모르포겐으로 알려져 있는 신호 분자의 특정 클래스가, 다양한 농도에 특정 반응을 유도하기 위하여 세포에 직접 작용하는 방법에 관하여 이론을 제안했습니다. 그는 프랑스 국기의 색상을 사용하여 셀 상태를 모델링했으며 신호가 없을 때 빨간색이 기본 상태로 사용되었습니다. 거기에서, 백색으로 표시된 낮은 morphogen 농도는, 1개의 유전자를 활성화할 수 있습니다, 파란으로 표시된 높은 morphogen 농도는, 다른 유전자를 활성화할 수 있는 동안.

이 작업을 확장, 1988 년 크리스티안 Nusslein-Volhard 는 파리에서 유전 스크린을 실시하여 최초의 알려진 모르포겐을 확인했다. 그녀는 항체를 사용하여 Bicoid로 알려진 단백질이 발달 배아의 전방 후방 축을 따라 농도 그라데이션을 형성하고 머리와 흉부 영역을 조직하는 데 중요한 유전자의 발현을 제어한다는 것을 보여주었습니다.

1990년대 초, 피터 로렌스와 지네스 모라타는 모포겐 그라데이션 이론을 확장하기 위해 파리에서 자신의 작품을 사용했습니다. 그(것)들은 세포의 한 세트가 유기체의 1개의 특정 구획을 조직에 책임 있다는 것을 가설했습니다. 개발이 진행됨에 따라 분자 신호는 전체 유기체가 형성될 때까지 계속하여 더 많은 구획을 나누고 구성하도록 세포에 지시합니다.

이제 몇 가지 역사적 하이라이트를 검토했기 때문에 현재 발달 생물학자가 묻는 몇 가지 근본적인 질문을 살펴보겠습니다.

시작하려면, 몇몇 연구원은 발달을 통제하는 분자를 확인하는 에 집중합니다. 예를 들어, 분화 또는 마이그레이션과 같은 특정 세포 반응을 유발하는 것으로 나타난 성장 인자의 개별 또는 조합을 연구할 수 있습니다.

그밖 발달 생물학자는 이 분자가 발달 과정을 통제하는 방법을 조사합니다. 그(것)들은 분자 신호의 사격이 세포가 분화하거나 이동하는 것을 지시할 수 있는 방법을 연구할 수 있습니다. 그(것)들은 또한 세포가 그밖 가까운 세포와 통신하는 방법에 관하여, 짧은 거리에서 확산하고 파라크리인 요인으로 알려져 있는 현지에서 작용하는 신호 분자를 봅니다.

마지막으로, 몇몇 발달 생물학자는 세포가 외부 신호에 어떻게 반응하는지에 관하여 이해하기를 원합니다. 그(것)들은 그들의 인코딩한 단백질의 수준을 보고, 특정 유전자의 발현에 있는 증가 또는 감소와 같은 세포 자체 의 안쪽에 변경을 공부할 수 있습니다. 다른 사람들은 세포 모양이나 크기의 변경과 같은 외부 변화에 중점을 둡니다.

분자 발달 생물학자가 묻는 주요 질문에 대한 느낌이 생겼으니, 이러한 질문에 대한 답을 찾기 위해 사용하는 몇 가지 기술을 살펴보겠습니다.

염색은 유전자 발현 패턴을 조사하고 발달을 조절하는 분자를 확인하기 위해 가장 널리 사용되는 접근 방식 중 하나입니다.

면역히스토케는 화학적 또는 형광 기자에게 컨쥬게이트된 항체를 사용하여 단백질을 라벨링하는 염색 기술입니다. 형광 현미경 검사법에 의한 단백질의 시각화는 조직 단면도에 있는 그들의 현지화에 관하여 통찰력을, 또한 세포 구조물에 그들의 잠재적인 기여도 를 제공합니다. 시투 혼성화의 전산은 3차원 조직에서 유전자 발현 패턴을 보기 위해 표지된 DNA 또는 RNA 올리고뉴클레오티드를 사용하는 대체 염색 방법입니다.

절제 문화는 외부 자극이 작용하는 메커니즘을 연구하기 위해이 분야에서 또 다른 일반적으로 사용되는 접근 방식입니다. 이 기술에서 조직은 성장의 자연 부위에서 제거되고 문화에서 성장합니다. 배양 배지에 첨가된 배양판또는 성장 인자에 기판과 같은 특정 성장 조건은 세포 및 조직 개발에 미치는 영향에 대해 검사할 수 있다.

살아있는 세포 화상 진찰은 발달 자극에 세포 반응을 분석하기 위하여 이용됩니다. 체외 배양은 세포 움직임과 현지화 패턴을 실시간으로 캡처하는 데 적합합니다. 스테인드 또는 형광 표지 된 세포는 또한 시간 경과 현미경 검사를 사용하여 생체 내에서 추적 될 수있다.

자주, 관심있는 조직에서 세포는 호스트 유기체에 기증자에서 이식하고, 개발의 과정을 통해 모니터링됩니다.

이제 몇 가지 일반적인 실험실 방법에 익숙해졌으니 분자 발달 생물학 연구의 일부 응용 프로그램을 살펴보겠습니다.

특정 유전자 제품이 개발에서 하는 역할을 결정하는 한 가지 접근법은 외부적 수단으로 발현을 변경하는 것입니다. 이 실험에서, 모르폴리노스에게 불린 안티센스 올리고뉴클레오티드는 적당한 내이 발달을 위해 중요한 2개의 제브라피시 유전자를 녹이기 위하여 주입되었습니다. 구조 단백질의 면역 염색은 감소된 유전자 발현을 가진 태아가 대조군에 비해 내이 내의 더 적은 신경세포 및 모발 세포를 나타낸다는 것을 보여주었습니다.

분자 발달 생물학의 또 다른 응용은 유전자가 어떻게 표현되는지, 그들의 인코딩된 단백질이 어떻게 작동하는지 더 잘 이해하기 위하여, 언제 어디서 유전자가 표현되는지 알아내는 것입니다. 이 실험에 있는 연구원은 관심의 하나 또는 둘 다 유전자를 전사하는 세포를 확인하기 위하여 2개의 표적 전사체에 형광표시 RNA 프로브를 상호 보완적으로 이용했습니다.

몇몇 과학자는 다양한 조건하에서 세포 반응을 분석하기 위하여 절제된 문화를 이용합니다. 이 실험에서, 조사원은 병아리 배아의 내이에서 감각 신경세포를 해부하고 몇 시간 동안 배양했습니다. 다음으로, 배양은 단백질 구슬을 포함하는 매체로 전환되었습니다. 표지된 항체를 가진 잠복에 따르는 시간 경과 공초점 심상은 구슬에 단백질이 신경 세포 바디에서 돌출의 성장을 승진시켰다는 것을 밝혔습니다.

당신은 분자 발달 생물학에 JoVE의 소개를 보았습니다. 이 비디오에서, 우리는 분자 발달 생물학 연구의 역사를 검토하고, 발달 생물학자에 의해 질문하는 중요한 질문을 소개했습니다. 우리는 또한 눈에 띄는 연구 전략을 탐구하고, 그들의 현재 응용 프로그램의 일부를 논의했다. 언제나처럼, 시청주셔서 감사합니다!