İnsan Embriyo Gastrulasyon Yoluyla Mekânsal Koordinasyonu Nasıl Elde Eder?

Döllenmeden sonra, bir insan embriyosu rahme implante olur (6-12. gün) ve hemen ardından gastrulasyon başlar, ilkel çizgi yaklaşık 14. günde ortaya çıkar. Gastrulasyon, hücre kaderini ve uzaysal koordinatları epiblast hücrelerine tahsis ederek insanın temelini oluşturur. vücut. Kredi: Dr. Guojun Sheng; Leonardo Da Vinci’nin “Rahimdeki Fetüs” taslağı için kredi: Royal Collection Trust / © Her Majesty Queen Elizabeth II 2021

daki yayınlarında Bilim, Profesör Guojun Sheng (Kumamoto Üniversitesi, Japonya), Profesör Alfonso Martinez Arias (Universidad Pompeu Fabra, İspanya) ve Profesör Ann Sutherland (Virginia Sağlık Sistemi Üniversitesi, ABD), ilkel çizgiye ve onun aracılık etmedeki rolüne ilişkin filogenetik ve ontogenetik bir genel bakış sunuyor. amniyot (karada gelişen omurgasız hayvanlar) gastrulasyonu ve erken memeli embriyogenezinin embriyonik kök hücre temelli modellerinin bu yapının işlevi üzerindeki etkilerini tartışır.

Çoğu hayvan iki taraflı simetriktir ve iki temel koordinat sistemi kullanılarak düzenlenir. Birincisi, hücrelere ön-arka (baştan kuyruğa) ve dorsoventral (arkadan öne) eksenler boyunca uzamsal kimlikler verir. İkincisi, hücreleri gruplar halinde düzenler (yani germ katmanları).

İnsanlar dahil çoğu hayvanda üç germ tabakası vardır: ektoderm (derinin kaynağı, sinir sistemi, gözler vb.), mezoderm (kasların, kemiklerin, damarların vb. kaynağı) ve endoderm (kaynak). bağırsaklar, akciğerler, karaciğer, pankreas vb.)

Gelişimin en kritik dönemlerinden biri, az sayıda pluripotent ve bölünen hücrenin bu iki koordinat sisteminde farklılaşma sürecini başlatmasıyla gerçekleşir. İnsan gelişiminde, bu, döllenmeden yaklaşık iki hafta sonra gastrulasyon adı verilen bir süreçle meydana gelir ve ilkel çizgi adı verilen embriyonik bir yapı ile ilişkilidir – erken gelişimde iki taraflı simetri ve germ tabakası oluşumunu başlatan bir yapı.

Bir dağın yamacından aşağı yuvarlanan bir kaya parçası gibi, gastrulasyon yapan bir hücre, dönüşü olmayan bir günlüğe başlar ve insan dokularını ve organlarını oluşturan birkaç yüz hücre soyundan birine son farklılaşmasıyla sonuçlanır.

John Gurdon ve Shinya Yamanaka (2012 Nobel Ödülü sahipleri) gibi bilim adamlarının öncülük ettiği farklılaşmış hücreleri naif bir duruma geri döndürmede teknik atılımlarla, dünya çapındaki araştırmacılar artık laboratuvarda pluripotent, gastrulasyon öncesi insan (ve diğer memeli) hücreleri yetiştirebiliyorlar. ve biyokimyasal ipuçlarının aşamalı olarak eklenmesi yoluyla, bu hücrelerin yüzlerce hücre soyundan herhangi birine farklılaşmasına rehberlik edin. Bununla birlikte, bu hücrelerin işleyen dokulara veya organlara dönüştürülmesi nadiren başarılı olmuştur.

Bu başarısızlığın bir nedeni, in vivo organogenezin (organ oluşumu süreci), farklı germ tabakası kökenleri ve uzamsal koordinat kimlikleri ilkel organları yapmak için işbirliği yaptığında gastrulasyondan hemen sonra başlamasıdır. Müteakip karşılıklı etkileşimler yoluyla, bu hücreler, fonksiyonel olgunluğa ulaşmadan önce organa ve türe özgü çoğalma, üç boyutlu organizasyon ve terminal farklılaşmasından geçer. Bu tür organ temellerinin in vitro olarak yeniden üretilmesi (özetlenmesi) bu nedenle, kök hücre biyolojisi ve rejeneratif tıp araştırmalarında kutsal kâse haline gelmiştir.

Bunu başarmak, gastrulasyonun ve bununla ilişkili ilkel çizginin tekrarlanmasını gerektirecektir. Bununla birlikte, ne gastrulasyon ne de ilkel çizgi, insan gelişiminde titiz bir şekilde analiz edilmemiştir ve literatürdeki hayvan gastrulasyonu ve ilkel çizgiye ilişkin karşılaştırmalı görüşler genellikle yanlış tasvir edilmiştir.

Şimdi, önceki araştırmaların sistematik bir incelemesi yoluyla, Prof. Sheng ve meslektaşları, ilkel çizginin amniyot gelişiminde korunan bir özellik olmadığına ve memeli ve kuş ilkel çizgilerinin, farklı hücre üstü mekanizmalar kullanarak bağımsız olarak evrimleştiğine dair kanıtlar sunuyorlar. morfolojik ortaya çıkışı.

Araştırmacılar, epiblasttan (pluripotent hücreler) mikrop katmanlarının ortaya çıkmasına aracılık etmenin yanı sıra, gastrulasyonun ana rolünün, her bir germ katmanında yeni oluşan hücrelere, birincil hücre kaderlerini ve organların primordiasını düzenlemek için bir koordinat sistemi vermek olduğunu vurgulamaktadır. ve uzamsal olarak birbirine göre olan dokular.

Çoklu in vivo ve in vitro modeller arasındaki farklı biyomekanik parametrelere ilişkin analizleri, ilkel bir çizginin yokluğunda ilkel bir memeli vücut planının oluşabileceğini tahmin ediyor. Ayrıca, şu anda birçok ülkede insan embriyolojik araştırmalarında temel etik gözetim olarak kullanılan “14 gün kuralı”nın (bir insan embriyosunun döllenmeden 14 gün sonra veya ilkel çizginin ortaya çıkmasından sonra kültürlenemeyeceği) öne sürüyorlar. bilimsel ve etik titizliği sağlamak için farklı paydaşlar arasında uzlaşıya dayalı bir tartışma yoluyla yeniden değerlendirilmeli ve alternatif bir dönüm noktası seçilmelidir.

Referans: Guojun Sheng, Alfonso Martinez Arias ve Ann Sutherland, 3 Aralık 2021, “Gastrulasyon yoluyla bir amniyot vücut inşa etmenin ilkel çizgi ve hücresel ilkeleri”, Bilim.
DOI: 10.1126/science.abg1727





#İlkel #Çizgi #Gastrulasyon #Yoluyla #İnsan #Vücudu #İnşası