浸漬ビーズアッセイを用いたニワトリ胚発生時の細胞分化、形態形成、パターニングの解析

胚発生中の遺伝子発現を制御する分子メカニズムのブレークスルーにより、細胞の運命がどのように決定されるかを理解することができました。異なる細胞系譜へのコミットメントは、細胞が転写因子の分子発現を開始すると起こる¹。この発現パターンは、空間および時間において高度に協調的であり、それによって、細胞、組織、および器官の整形、位置決め、およびパターニングを指示する¹、²、^3、4、5。胚性誘導は、細胞の潜在能力を制限する階層を確立することによって細胞が特定の系統にコミットされるプロセスであり、Spemannオーガナイ^ザー6,7で起こるような基本的なボディプランの生成も含まれる。この胚盤胞背唇は、宿主胚^8、9において第2胚軸を誘導する。今日、移植および分子アプローチと組み合わせた他の古典的な実験の助けを借りて、異なる転写因子および成長因子がSpemannオーガナイ^ザー10において胚誘導を指示するように機能することが知られている。したがって、実験的操作は、胚発生中の細胞分化、形態形成、およびパターニングプロセスを理解するための重要なツールである。

興味深いことに、組織移植が困難な胚系、またはインデューサーがすでによく知られている場合、担体は、細胞分化、形態形成、さらにはパターニングを調節する分子(例えば、タンパク質、化学物質、毒素など)を送達するために使用される。そのような担体システムの1つは、任意の発生時点で任意の実験モデル生物に特定の分子に浸したビーズを移植して、前記試薬の効果を決定するか、または前記モデルの分化を指示することを含む。例えば、レチノイン酸(RA)を浸したビーズを鶏の翅肢の芽に移植することによって、Cheryl Tickle et al. (1985)は、RAが偏光活性ゾーン(ZPA)における音波ハリネズミの発現を誘導することを実証した^11,12。同じ実験戦略を用いて、RAが、数字発生中の四肢芽および他の胚性四肢領域におけるソマイトおよび細胞死の非対称性を制御することを発見した¹³、^14、15。他の因子、主にタンパク質(例えば、線維芽細胞増殖因子[FGF]、形質転換増殖因子ベータ[TGF−ß])は、初期胚の脇腹およびデジタル間領域における新しい桁の四肢を誘導するために用いられており、それぞれ¹⁶、17、¹⁸、¹⁹、^20、21.これらの実験は、分子に曝露された組織または細胞群のコミットメントまたは能力の段階を決定するためのこの技術の力および有用性を証明している。

このプロトコルでは、数字形成の段階でのひよこ四肢が実験モデルとなり、浸したビーズを調製および移植する方法を段階的に提示した。しかしながら、この実験ツールは、この用途に限定されるものではなく、誘導、分化、細胞死、およびパターニングを研究するために、 インビトロ および インビボで 任意の実験動物モデルおよび任意の時点において利用することができる。