Durch Anwendung der gen-Analyse, um einzelne Zellen aus frühen mäuseembryonen Forscher bei Karolinska Institutet in Schweden haben entdeckt, bisher unbekannte zelluläre Phasen der fetalen Entwicklung von der befruchteten Eizelle zum Lebewesen. Die Studie ist veröffentlicht in der Fachzeitschrift Cell Reports.
Auf der ganzen Welt, Forscher versuchen zu finden, all die Stücke des Puzzles, die beschreibt, wie eine befruchtete Eizelle entwickelt sich zu einem gesunden Wesen, um zu gewinnen, ist ein detailliertes Verständnis der Differenzierung Prozess, von der totipotenten Stammzelle. Diese Erkenntnis ist wesentlich für das Verständnis der Mechanismen, die hinter angeborene Krankheiten und fetale Missbildungen, und schließlich, wie die Behandlung von Krankheiten mithilfe von Stammzellen.
„Folgen der Differenzierung Prozess in jeder Zelle ist der Heilige Gral der Entwicklungsbiologie.“, sagt Qiaolin Deng, Forscher an der Abteilung für Physiologie und Pharmakologie, Karolinska Institutet, Karolinska University Hospital, Schweden.
Dr. Deng führte die Studie, hat ergeben, neue details der kritischen phase zwischen der Anlage des Embryos in die Gebärmutter und die Entstehung der ersten anatomischen Achse, an welchem Punkt der embryonalen Zellen beginnen Ihre Reise in Richtung der Schaffung einer Stelle, mit einer Vorder-und einer Rückseite.
„Es ist eine kritische Zeit, wenn die ganzen anatomischen Ebene erstellt“, sagt Sie. „Wenn es nicht reibungslos, kann es zu fetalen Missbildungen oder Tod.“
Aber die Entwicklungs-Zustände der Zellen, die Teilnahme in den Prozess ist nicht immer das gleiche. Um die Karte, was passiert in den einzelnen Zellen, die Forscher mit single-cell-RNA-Sequenzierung auf einer Gesamtfläche von 1,724 Zellen von 28 Maus-Embryonen in vier frühen Phasen der Entwicklung (von 5,25 bis 6,5 Tage alt). Durchschnittlich 8,577 Gene exprimiert, die in jeder Zelle.
Mit bioinformatischen Analyse wurden die Zellen dann sortiert in verschiedenen Zell-Typen auf der Grundlage von welche Gene aktiv waren, oder inaktiv, so dass die Forscher zu sehen, die Reihenfolge, in der die Gene wurden eingeschaltet. Das Ergebnis war eine molekular-road-Landkarte der Ereignisse, dass die Kontrolle der Zelldifferenzierung.
„Die Studie zeigt bislang unbekannte details über das, was geschieht, bevor der frühe embryo erhält seine ersten räumlichen Orientierung, und gezeigt, dass die Zellen an den künftigen Kopf-Schwanz-Achse haben unterschiedliche differenzierungspotenzial“, sagt Dr. Deng.
Zur gleichen Zeit, als die anatomische Achse beginnt zu bilden, die ein anderer Prozess in Gang kommt in den weiblichen embryo, die enthält zwei X-Chromosomen, eines von jedem biologischen Elternteil. Frühere Studien an Mäusen haben gezeigt, dass das väterliche X-Chromosom wird zuerst komplett ausgeschaltet in den embryo so, dass weibliche Embryonen nicht zweimal haben die genetische Aktivität als männliche. Das väterliche X-Chromosom kopieren ausgeschaltet bleibt in den Zellen, die die Plazenta und der Dottersack, aber das ist wieder aktiv in die embryo-Zellen. Dann eine zufällige Inaktivierung des mütterlichen oder väterlichen X-Chromosom Auftritt. Weibliche Embryonen daher umfassen ein „Mosaik“ von Zellen, die entweder das mütterliche oder väterliche X-Chromosom aktiv ist.
Die neue Studie zeigt, dass die ersten Inaktivierung des väterlichen X kopieren, das geschieht nicht in dem Umfang wie zuvor angenommen.
„Was ist interessant, Molekül-wise, ist, dass die väterlichen X-Chromosomen, die reaktiviert werden nie ganz ausgeschaltet. Die zufällige Inaktivierung erfolgt auch zu unterschiedlichen Preisen in der embryo-Zellen.“
Die Ergebnisse der Studie werfen ein neues Licht auf die frühe Entwicklung des Embryos in Tiere, den Menschen eingeschlossen.
„Wissen um die Ereignisse und Faktoren, die für die Entwicklung des frühen Embryos unentbehrlich ist für das Verständnis Fehlgeburten und angeborene Krankheit,“ sagt Dr. Deng. „Rund drei von 100 Babys mit dem fetalen Fehlbildung verursacht durch Fehler in der zellulären Differenzierung.“