Analisi della differenziazione cellulare, della morfogenesi e del pattern durante l'embriogenesi del pollo utilizzando il test Soaked-Bead

Le scoperte nei meccanismi molecolari che controllano l’espressione genica durante lo sviluppo embrionale ci hanno permesso di capire come viene determinato il destino cellulare. L’impegno verso diverse linee cellulari si verifica una volta che le cellule iniziano l’espressione molecolare dei fattori di trascrizione¹. Questo modello di espressione è altamente coordinato nello spazio e nel tempo e quindi dirige la modellazione, il posizionamento e il pattern di cellule, tessuti e organi 1,2,3,4,5. L’induzione embrionale è il processo attraverso il quale le cellule sono impegnate in lignaggi specifici stabilendo gerarchie che limitano le potenzialità delle cellule, che includono anche la generazione del piano corporeo di base come avviene con l’organizzatore spemann ^6,7. Il labbro dorsale blastopore induce un secondo asse embrionale in un embrione ospite ^8,9. Oggi, con l’aiuto dell’innesto e di altri esperimenti classici combinati con approcci molecolari, è noto che diversi fattori di trascrizione e fattori di crescita funzionano per dirigere l’induzione embrionale nell’organizzatore di Spemann¹⁰. Pertanto, la manipolazione sperimentale è uno strumento importante per comprendere la differenziazione cellulare, la morfogenesi e i processi di patterning durante l’embriogenesi.

È interessante notare che, nei sistemi embrionali in cui il trapianto di tessuto è difficile o quando gli induttori sono già ben noti, i vettori vengono utilizzati per fornire molecole (ad esempio, proteine, sostanze chimiche, tossine, ecc.) per regolare la differenziazione cellulare, la morfogenesi e persino il patterning. Uno di questi sistemi di trasporto prevede l’impianto di perline imbevute di una molecola specifica in qualsiasi organismo modello sperimentale in qualsiasi momento di sviluppo per determinare l’effetto di detto reagente o dirigere la differenziazione di detto modello. Ad esempio, impiantando perline imbevute di acido retinoico (RA) nel bocciolo dell’arto dell’ala di pollo, Cheryl Tickle et al. (1985) hanno dimostrato che RA induce l’espressione del riccio sonico nella zona di attività polarizzante (ZPA)^11,12. La stessa strategia sperimentale è stata utilizzata per scoprire che l’AR controlla l’asimmetria dei somiti e la morte cellulare nella gemma dell’arto durante lo sviluppo delle dita e in altre regioni embrionali degli arti 13,14,15. Altri fattori, principalmente proteine (ad esempio, fattori di crescita dei fibroblasti [FGF], fattore di crescita trasformante-beta [TGF-ß]) sono stati utilizzati per indurre arti nei fianchi degli embrioni precoci e nuove cifre nella regione interdigitale, rispettivamente 16,17,18,19,20,21 . Questi esperimenti dimostrano il potere e l’utilità di questa tecnica per determinare lo stadio di impegno o competenza dei tessuti o dei gruppi di cellule esposte alle molecole.

In questo protocollo, l’arto del pulcino nella fase di formazione delle dita è servito come modello sperimentale per presentare passo dopo passo come preparare e impiantare le perline imbevute. Tuttavia, questo strumento sperimentale non si limita a questa applicazione, ma può essere sfruttato in qualsiasi modello animale sperimentale e in qualsiasi punto temporale in vitro e in vivo per studiare l’induzione, la differenziazione, la morte cellulare e il patterning.