Usando explantes de pele aviária para estudar padrões de tecidos e organogênese

O desenvolvimento da pele do embrião aviário é um excelente modelo para estudar os mecanismos da morfogênese devido aos padrões distintos e à acessibilidade à microcirurgia e manipulação ^1,2. No entanto, avaliar eventos celulares e moleculares em tecidos intactos pode ser difícil porque a presença de tecidos estranhos pode complicar as observações microscópicas. Além disso, a capacidade de manipular a expressão gênica para testar seu papel na morfogênese da pele nem sempre é uma tarefa simples. Descobrimos que podemos testar as funções dos genes usando transdução retroviral com uma taxa de sucesso mais alta usando modelos de explante de pele. Aqui discutimos as vantagens de três modelos de explante de pele que foram desenvolvidos.

A cultura da pele embrionária aviária é um sistema poderoso para avaliar o comportamento celular, a regulação gênica e a função durante o desenvolvimento dos botões das penas da pele 3,4,5,6. Permite a avaliação dos mecanismos moleculares do desenvolvimento dos botões de penas através da adição global de fatores de crescimento colocados nos meios de cultura ou sua liberação local de grânulos revestidos com fator de crescimento. Os genes reguladores do desenvolvimento também podem ser manipulados usando a transdução de genes virais de formas negativas intactas ou dominantes para estudos funcionais que avaliam seus papéis em eventos morfogenéticos específicos ^7,8.

A cultura de recombinação epitelial-mesenquimal aviária permite que os investigadores determinem as contribuições de cada componente da pele durante os estágios iniciais da morfogênese da pele. O uso dessa abordagem por Rawles revelou que as interações entre o mesênquima e o epitélio são essenciais para a formação de apêndices cutâneos⁹. O mesênquima pode formar condensações e o epitélio é necessário para induzir e manter as formações de condensação mesenquimal². Mais tarde, essa abordagem foi usada para avaliar por que as galinhas sem escamas não conseguem formar penas. Descobriu-se que o defeito estava no mesênquima¹⁰. Dhouailly realizou estudos de recombinação epitelial-mesenquimal tecidual em embriões de diferentes espécies. Esses estudos forneceram insights evolutivos e de desenvolvimento sobre as comunicações epitelial-mesenquimais que promovem a morfogênese da pele³.

Este estudo foi usado para entender melhor os fatores que controlam o crescimento das penas. O método também melhora a visualização de eventos celulares e moleculares envolvidos na padronização da pele que ocorrem durante a iniciação, desenvolvimento e alongamento das penas ao longo do eixo ântero-posterior. Quando o epitélio é separado do mesênquima e os dois componentes são recombinados, novas interações restabelecem o padrão da pele. Essa abordagem permite avaliar os sinais indutores mesenquimais e as moléculas de competência epitelial que permitem que a epiderme responda aos sinais mesenquimais¹¹. A expressão molecular subsequente a jusante necessária para o desenvolvimento do botão de penas e a formação de padrões também pode ser examinada. Esses estudos estabeleceram que a localização dos botões é controlada pelo mesênquima. A rotação do epitélio 90^o antes da recombinação com o mesênquima demonstra que a direção do alongamento do botão da pena é controlada pelo epitélio. Este método foi essencial para estudarmos o mecanismo molecular que regula a orientação dos botões das penas¹².

A cultura de reconstituição da pele aviária, na qual o mesênquima da pele é dissociado em células únicas antes de ser plaqueado em alta densidade celular e revestido com epitélio intacto, redefine as células dérmicas a um estado primordial. O explante então se auto-organiza para formar um novo padrão periódico independente das pistas anteriores¹³. Este modelo de reconstituição da pele pode ser usado para estudar os processos iniciais de padronização periódica de penas. Usamos essa abordagem para explorar como a modulação da proporção de células mesenquimais para um único pedaço de epitélio pode influenciar o tamanho ou o número de botões de penas. Verificou-se que o número de gemas aumentou, mas não o tamanho das gemas, à medida que a proporção de células mesenquimais aumentou. Outra vantagem dessa abordagem é que a transdução viral de células mesenquimais mostra maior eficiência do que nas outras duas condições de cultura e pode produzir fenótipos mais óbvios.