Forscher an der University of Cambridge gelungen, die frühen Stadium der Entwicklung von Säugetieren zu rekonstruieren, mit embryonalen Stammzellen , die zeigen, dass eine kritische Masse von Zellen - nicht zu wenig , aber nicht zu viele - ist für die Zellen zu sein brauchte entwickelt sich zu der richtige Struktur für ein Embryo zu bilden.
Alle Organismen entwickeln sich aus Embryonen : eine Zelle teilt Erzeugung vieler Zellen . In den frühen Stufen des Verfahrens , werden alle Zellen gleich aussehen und neigen dazu, in eine merkmalsStruktur, nicht selten eine Kugel aggregieren. Dann beginnen die Zellen zu " spezialisieren uns in verschiedenen Zelltypen und Raum aus asymmetrisch , eine Achse, um eine Struktur zu schaffen für den Embryo zu entwickeln beginnt entlang bilden .
In Tierembryonen dieser Phase wird durch ein Verfahren , wie Gastrulation bekannt gefolgt : eine choreografierte Bewegung der Zellen , die mit dem ersten Achse als Referenz positioniert den Kopf und den Schwanz , die Front und die Rückseite . Während des Prozesses , beginnen die Zellen zum Forum drei unterschiedlichen Schichten: das Entoderm Mesoderm und Ektoderm , zu bestimmen, welche Gewebe oder Organe die Zellen dann in entwickeln.
Professor Alfonso Martinez - Arien aus der Abteilung für Genetik an der University of Cambridge, der die Studie leitete , sagte: " Gastrulation wurde von Biologe Prof. Lewis Wolpert als" wirklich das wichtigste Ereignis in Ihrem Leben "bezeichnet , weil es die Blaupause erstellt ein Organismus . Achsenbildung und Gastrulation sind die beiden zentralen Prozesse, die die Entwicklung eines Organismus einzuleiten und untrennbar mit dem Embryo. Wir haben es geschafft, diese zum ersten Mal im Labor neu beschrieben sind. "
Professor Martinez - Arias und seine Kollegen von der Europäischen Forschungsrates und des Wellcome Trust unterstützt , haben diese frühen Phasen der Entwicklung mit embryonalen Stammzellen der Maus rekonstruiert. Embryonale Stammzellen , in der Abteilung für Genetik in den 1980er Jahren (für die Sir Martin Evans erhielt den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2007 ausgezeichnet ) entdeckt wurde, haben ein wichtiges Instrument für Entwicklungsbiologie, Verständnis Krankheit zu werden, und in der regenerativen Medizin durch die Fähigkeit, die zu allen Zelltypen in Kultur zu ergeben. In den letzten Jahren wurden sie verwendet, um "wachsen" Organe, einschließlich der Augen und der Großhirnrinde ; überraschend , diese Strukturen zu entwickeln , ohne eine Achse .
In der Forschung in der Zeitschrift Entwicklung veröffentlicht , berichten die Forscher einen Weg, um Zellen, die in der Weise , dass sie in einem Embryo tun reorganisieren reden , die Schaffung einer Achse und unterziehen Bewegungen und Organisationen , die den Prozess der Gastrulation zu imitieren. Im Laufe der Jahre haben Forscher Herstellung Aggregate von embryonalen Stammzellen auf bestimmte Zelltypen zum Beispiel roten Blutzellen zu erhalten . Diese Aggregate fehlt jedoch Struktur und die verschiedenen Zelltypen entstehen in einer unorganisierten Mode. Dies ist das erste Mal, dass die Forscher in der Lage, die Achsenbildung , räumliche Organisation und Gastrulation artigen Bewegungen von Aggregaten aus embryonalen Stammzellen hervorzurufen.
Die Forscher zeigen , dass, wenn die Anzahl der Zellen zunächst aggregiert ist ähnlich zu der eines Maus- Embryos , die Zellen erzeugen eine einzige Achse und dies dient als Vorlage für eine Abfolge von Ereignissen , die denen des frühen Embryos nachahmt. Durch die Manipulation der Signale, die die Zellen sehen, zu einem bestimmten Zeitpunkt waren die Forscher in der Lage, Einfluss , welche Art von Zelle sie werden und wie sie organisiert sind. In einem der Versuche , beispielsweise eine Aktivierung eines bestimmten Signals zur richtigen Zeit löst das Auftreten von Mesoderm , Endoderm und Ektoderm - den Vorläufern von allen Zelltypen - mit einer räumlichen Organisation ähnlich derjenigen eines Embryos .
Unter Verwendung dieses experimentellen Systems , konnten die Forscher , die frühen Stadien einer Wirbelsäule , die sie zeigte, Formen als ein Teil des Prozesses der Gastrulation erzeugen . Diese Feststellung ergänzt bisherige Forschung an der Universität von Edinburgh und dem Nationalen Institut für medizinische Forschung , die zeigten, dass embryonale Stammzellen lassen sich in dieser Rückenmarkszellenredet werden ; jedoch die Cambridge Forscher zeigten , dass die in den Embryo -ähnlichen Aggregaten , ist die strukturelle Organisation robuster und ermöglicht die polarisierten Wachstum des Gewebes.
Professor Martinez - Arias fügt hinzu: " Es ist noch zu früh , aber dieses System verspricht Einblicke in den frühen Phasen der Entwicklung und was bestimmt die Spezifikation der verschiedenen Zelltypen Dies ermöglicht stabilere Protokolle zur Differenzierung mit Hinweise, dass diejenigen, die die Zellen zu imitieren. vorbehaltlich der in Embryonen .
" Am wichtigsten ist , wird das System die Möglichkeit zu testen bieten , experimentell , wie eine homogene Gruppe von Zellen organisiert sich im Raum, ein zentraler Prozess in der Entwicklung eines jeden Organismus , und die Fähigkeit, in der Kultur neu zu erstellen die Nischen, die adulte Stammzellen erstellen während der Embryogenese und die haben schwer experimentell geblieben. "