12345

Pionierem badań nad zdolnością regulacji wczesnych zarodków ssaków jest wspomniany już profesor Andrzej K. Tarkowski z Uniwersytetu Warszawskiego. W pracy opublikowanej w roku 1959 w tygodniku Nature udowodnił, że gdy w 2-komórkowym zarodku myszy zniszczy się jeden blastomer, drugi kontynuuje rozwój i wytwarza blastocystę, która po przeniesieniu do dróg rodnych samicy biorczyni rozwija się w normalną mysz.

Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Wyniki pionierskich prac nad zdolnościami regulacyjnymi zarodków myszy profesor Tarkowski opublikował w Nature w roku 1959. W doświadczeniach tych jeden z blastomerów zarodka 2-komórkowego był niszczony mikrochirurgicznie. Drugi blastomer okazał się zdolny do normalnego rozwoju aż do urodzenia.
Ilustracja po lewej oraz na górze po prawej z pracy: Tarkowski A.K. (1959) Experiments on the development of isolated blastomeres of mouse eggs, Nature 184, 1286-1287. Reprinted by permission from Macmillan Publishers Ltd. Ilustracja na dole po prawej: Tarkowski A.K. (1959) Experimental studies on regulation in the development of isolated blastomeres of mouse eggs, Acta Theriologica 3/11, 191-267. Opublikowano za zgodą.

Prace nad potencjałem rozwojowym izolowanych blastomerów kontynuowano i wkrótce dowiedziono, że blastocystę mogą wytworzyć także pojedyncze blastomery izolowane z późniejszych stadiów bruzdkowania. U myszy nigdy nie zaobserwowano pełnego rozwoju z przeszczepianych blastocyst uzyskanych z blastomerów późniejszych niż zarodka 2-komórkowego, ale u kozy, owcy i konia młode rozwinęły się z pojedynczych blastomerów zarodka 4-, zaś u królika i bydła domowego nawet 8-komórkowego.

Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Klonowanie zarodków ssaków metodą izolacji blastomerów (na przykładzie zarodków 4-komórkowych).
Z pracy: Modliński J.A. i Karasiewicz J. (1999) Klonowanie ssaków: mity i rzeczywistość [w:] Klonowanie człowieka, Fantazje-zagrożenia-nadzieje pod red. Barbary Chyrowicz, Towarzystwo Naukowe Katolickiego Uniwersytetu Lubelskiego, Lublin, s. 24-92. Opublikowano za zgodą.

Większy potencjał rozwojowy izolowanych blastomerów niż realizowany w trakcie normalnego rozwoju, nie jest jednak jedynym przejawem zdolności regulacyjnych zarodków ssaków. Kolejnego dowodu plastyczności dostarcza stwierdzenie możliwości uzyskiwania zarodków i osobników chimerowych, czyli takich,które rozwijają się z dwóch lub większej liczby połączonych zarodków. Pierwsze chimery myszy otrzymał także profesor Tarkowski, który zlepił dwa zarodki 8-komórkowe.

Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Myszy chimerowe, które powstały z dwóch zarodków 8-komórkowych zlepionych ze sobą, także jako pierwszy uzyskał prof. Tarkowski. Ilustracja na górze po lewej z pracy: Tarkowski A.K. (1961) , Mouse chimaeras developed from fused eggs, „Nature” 190, 857-860. Reprinted by permission from Macmillan Publishers Ltd.
Ilustracja na górze po prawej z pracy: Tarkowski A.K. (1962) , „Studies on mouse chimeras developed from eggs fused in vitro” [w:] „National Cancer Institute Monograph No. 11, Symposium on organ culture”, s. 51-71. Pozostałe dwa zdjęcia: własność prof. A.K. Tarkowskiego.

Okazało się, że w czasie dalszego rozwoju utworzyły one jedną blastocystę z pojedynczym węzłem zarodkowym. Wymieszane komórki wywodzące się z obu źródeł weszły w skład zarówno trofektodermy, jak i węzła zarodkowego chimerowej blastocysty. Po przeszczepieniu takich blastocyst do samic biorczyń urodziły się młode zbudowane z komórek pochodzących z obu zlepionych zarodków - każde z nich miało więc czworo genetycznych rodziców. Opisano także myszy chimerowe wywodzące się z trzech różnych genetycznie zarodków.

Obecnie wiemy, że chimerę myszy można uzyskać na wiele sposobów, na przykład przez wstrzykiwanie do jamy blastocysty macierzystych komórek zarodkowych - totipotencjalnych komórek wywodzących się z węzła zarodkowego innej blastocysty i hodowanych in vitro. Po wprowadzeniu do jamy blastocysty mogą przyczepić się do węzła zarodkowego, wymieszać z jego komórkami, a następnie wspólnie z nimi utworzyć ciało płodu i noworodka. Komórki narządów takiej chimery pochodzą zarówno z węzła blastocysty, jak i z wprowadzonych komórek macierzystych. Warunki tego doświadczenia można również dobrać tak, że ciało płodu rozwija się tylko z komórek wprowadzonych, a komórki blastocysty zostają wyeliminowane (kiedy używa się na przykład blastocyst tetraploidalnych). Stwierdzono, że mysz może rozwinąć się nawet z jednej tylko komórki macierzystej, wprowadzonej do blastocysty.

Opisane doświadczenia dowodzą wielkiej plastyczności przedimplantacyjnych zarodków myszy. Jest więc mało prawdopodobne, by w zapłodnionym jaju występował zapisany przestrzennie plan rozwoju, niezbędny do powstania blastocysty. Jej zróżnicowanie na część embrionalną (z węzłem zarodkowym) i abembrionalną wykształca się najprawdopodobniej stopniowo w czasie rozwoju przedimplantacyjnego w rezultacie oddziaływań między blastomerami a środowiskiem zewnętrznym oraz wzajemnych oddziaływań blastomerów między sobą.

Ów tradycyjny obraz wczesnego rozwoju ssaków został jednak ostatnio zakwestionowany. Zasugerowano, że ich rozwój nie musi odbiegać tak istotnie od rozwoju większości zwierząt, u których plan budowy zarodka zapisany jest w budowie zapłodnionego jaja. Nikt nie neguje, oczywiście, zdolności regulacyjnych zarodków ssaków, założono tylko, że w trakcie niezaburzonego rozwoju plan budowy zygoty może w jakimś stopniu przekładać się na strukturę blastocysty.

12345
powrót na górę strony
Wykład
Początki organizmu, czyli Ex ovo omnia
Strona
4/5
Autor
Wydział Biologii Uniwersytetu Warszawskiego
Kliknij nazwisko autora, aby zobaczyć notkę biograficzną w serwisie Nauka Polska