25.8: Kararlılık
Embriyogenez sırasında, hücreler iki aşamalı bir süreçle farklı kaderlere aşamalı olarak bağlı hale gelir: spesifikasyon ve ardından determinasyon. Spesifikasyon, erken bir embriyonun bir segmentinin çıkarılmasıyla, dokunun örnek olarak basit medyumlar ile birlikte bir petri kabında kültürlenmesi ve ardından gözlemlenmesi ile gösterilebilir. Kültür bölgesi, normalde embriyoda üreteceği hücre tiplerine yol açarsa, bu spesifikasyonun var olduğu anlamına gelir. Bunun aksine eğer bir embriyo bölgesi alınarak farklı proteinler içeren komleks medyum ile birlikte bir petri kabı gibi “non-nötral” bir ortama ve hatta embriyonun farklı bir bölgesine alınsa da beklenen hücre tipine yol açarsa determinasyondan bahsedilir. Spesifikasyon ve determinasyon, benzersiz morfolojilere ve işlevlere sahip olgun dokuların üretildiği farklılaşmanın son aşamasından önce gelen bir hücrenin gelişim yolundaki iki ardışık aşamadır.
In Vitro Spesifikasyon Gösterimi
Spesifikasyonu incelemek için, araştırmacılar önce bir embriyonun farklı bölgelerinin normal türevlerini anlamalıdır. Bunu başarmak için, embriyonik gelişimin erken evrelerinde hücrelerin boyanması veya etiketlenmesi, tüm embriyoların kültürlenmesi ve işaretli hücrelerin nerede sona erdiğini izleyerek oluşturulan kader haritaları sıklıkla kullanılır. Örneğin, tavukta kullanılan bu tür teknikler, embriyonun merkezinde bulunan farklı bölgelerin (yaklaşık olarak saat 9 ve saat 3 yönlerinde) göç edebilen ve periferik sinir sistemini üretebilen nöral tepe hücrelerine yol açtığını göstermiştir.
Önemli olarak, bu sinirsel hedefli alanlar gastrulasyonun erken evrelerinde (embriyo üç katmanlı bir yapıya dönüştüğünde) protein belirteçlerini veya hücre tipinin herhangi bir belirgin özelliğini ifade etmeye başlamadan önce eksize edilebilir. Sinyal faktörlerinin kaynağı olabilecek herhangi bir altta yatan doku kazındığında ve bu eksplantlar basit bir ortamda kollajen damlaları içinde kültürlendiğinde, tipik nöral krest transkripsiyon faktörlerini ifade eden hücreler üretirler. İlginç bir şekilde, bazı hücreler, bu hücre kaderinin bir başka özelliği olan doku parçasının vücudundan uzaklaşırken bile gözlemlenir. Bu deneyler, nöral tepenin spesifikasyonunun embriyonik gelişim sırasında erken gerçekleştiğini göstermiştir ve bu çalışmanın çoğu tavukta yapılsa da, daha yeni kanıtlar tavşanda benzer bir spesifikasyon modelini göstermektedir; bu organizmaların her ikisi de insan embriyonik gelişimi için modeller olarak kullanılmaktadır.
Spesifikasyonun Arkasındaki Sinyali Anlama
Bir embriyo bölgesinin özellikleri kanıtlandıktan sonra, araştırmacılar protein sinyallerinin ve embriyodaki dokunun konumunun bir hücrenin belirli bir gelişimsel yola nasıl gönderilmesiyle sonuçlandığını belirlemekle de ilgileniyorlar. Nöral tepe için, araştırmacılar proteinlerin bir arada, aralarında kemik morfogenetik proteinler ve fibroblast büyüme faktörleri, doku abutting veya prospektif nöral ibik altında yatan kaynaklanan bu hücre kaderini neden belirledik. Bu tür sinyaller, nöral krest yolağında kullanılan protein belirteçlerinin ekspresyonuna yol açarlar.