غاسترولويد

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
مثال على جاسترولويد مُشكَّل من خلايا جذعية جنينية فأرية مُعدَّلة وراثيًا للتعبير عن بروتين Brachyury::GFP، مُعالَجة بنبضة من مُنشِّط مسار Wnt/β-Catenin، CHIR99021، لمدة تتراوح بين 48 و72 ساعة، ومُصوَّرة بواسطة مجهر فلوري واسع المجال بعد 120 ساعة. لاحظ التعبير المُستقطب لبروتين Brachyury::GFP (Bra) عند الطرف المُستطيل للجاسترولويد. الصورة مأخوذة من فان دن برينك وآخرون (2014)، مُستخدَمة بترخيص CC-BY.

الجاسترولويدات هي تجمعات ثلاثية الأبعاد من الخلايا الجذعية الجنينية ، والتي تُطوّر، في ظل ظروف استزراع مناسبة، بنيةً شبيهةً بالجنين بثلاثة محاور متعامدة وتوزيع دقيق لأصول العديد من مشتقات الطبقات الجرثومية الثلاث، وذلك في غياب الأنسجة خارج الجنينية. ومن الجدير بالذكر أنها تفتقر إلى الدماغ الأمامي والمتوسط ​​والخلفي . تُعدّ الجاسترولويدات نظامًا نموذجيًا وعضوًا جنينيًا لدراسة نمو الثدييات (بما في ذلك الإنسان) وأمراضها. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

خلفية

يستمد نظام نموذج الجاسترلويد أصوله من عمل ماريكاوا وآخرون . [ 4 ] في تلك الدراسة، جُمعت أعداد قليلة من خلايا سرطان الأجنة P19 في الفئران على شكل أجسام جنينية (EBs) واستُخدمت لنمذجة ودراسة العمليات المتعلقة بالاستقطاب الأمامي الخلفي وتكوين منطقة الخط البدائي. [ 4 ] في هذا العمل، تمكنت الأجسام الجنينية من تنظيم نفسها في هياكل ذات تعبير جيني مستقطب ، واستطالة/تنظيم محوري، وزيادة في التعبير عن علامات الأديم المتوسط ​​الخلفي . يتناقض هذا بشكل صارخ مع العمل الذي استخدم الأجسام الجنينية من الخلايا الجذعية الجنينية للفئران، والذي أظهر بعض الاستقطاب في التعبير الجيني في عدد قليل من الحالات، ولكن دون أي تطور إضافي للنظام متعدد الخلايا. [ 5 ] [ 6 ]

في أعقاب هذه الدراسة، أثبت مختبر مارتينيز أرياس في قسم علم الوراثة بجامعة كامبريدج كيف استطاعت تجمعات الخلايا الجذعية الجنينية للفئران توليد تراكيب أظهرت سلوكيات جماعية تُشابه إلى حد كبير تلك التي تحدث خلال مراحل النمو المبكرة، مثل كسر التناظر (من حيث التعبير الجيني)، والاستطالة المحورية، وتحديد الطبقات الجرثومية. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] ونقتبس من الورقة البحثية الأصلية: "تؤكد هذه الملاحظات مجتمعةً التشابه بين العمليات التي كشفنا عنها هنا والأحداث التي تحدث في الجنين. وترتبط هذه الحركات بحركات الخلايا في الأجنة في مرحلة التكوين الجنيني المبكر، ولهذا السبب نطلق على هذه التجمعات اسم "الخلايا الجنينية المبكرة"". كما أشار مؤلفو هذا البروتوكول، فإن أحد الاختلافات الجوهرية بين طريقة الاستزراع هذه والعمل السابق مع الأجسام الجنينية للفئران هو استخدام أعداد صغيرة من الخلايا والتي قد تكون مهمة لتوليد مقياس الطول الصحيح للنمط، واستخدام ظروف الاستزراع المستمدة من التمايز الموجه للخلايا الجذعية الجنينية في الاستزراع الملتصق [ 1 ] [ 7 ] [ 3 ] [ 2 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]

يُظهر جين Brachyury (T/Bra) ، الذي يُحدد الخط البدائي وموقع التكوين الجنيني المبكر ، زيادة في التعبير في الجاسترولويدات بعد تحفيز مُنشط مسار Wnt/β-Catenin، CHIR99021 [ 11 ] (Chi؛ وقد تم اختبار عوامل أخرى أيضًا [ 1 ] )، ويتركز في الطرف المُستطيل للجاسترولويد. ومن المنطقة التي يُعبر فيها عن T/Bra أو بالقرب منها، تنبثق خلايا تُعبر عن الواسم الميزوديرمي tbx6، على غرار الخلايا الموجودة في الجنين المُتكون أثناء التكوين الجنيني المبكر؛ ولهذا السبب تُسمى هذه التراكيب بالجاسترولويدات. [ 1 ]

كشفت دراسات لاحقة أن الأحداث التي تحدد التعبير عن جين T/Bra في الجاسترولويدات تحاكي تلك الموجودة في الجنين. [ 2 ] بعد سبعة أيام، تُظهر الجاسترولويدات تنظيمًا مشابهًا جدًا لجنين في منتصف فترة الحمل، مع وجود بُنى أولية مُنظمة مكانيًا لجميع مشتقات الأديم المتوسط ​​(المحوري، والمجاور للمحور، والمتوسط، والقلبي، والجمجمي، والمكون للدم) ومشتقات الأديم الباطن ، بالإضافة إلى الحبل الشوكي . [ 12 ] [ 13 ] [ 3 ] كما أنها تُطبق التعبير عن جينات Hox بنفس الإحداثيات المكانية والزمانية للجنين. [ 3 ] تفتقر الجاسترولويدات إلى الدماغ والأنسجة خارج الجنين، ولكن توصيف التعقيد الخلوي للجاسترولويدات على مستوى الخلية الواحدة وعلم النسخ المكاني، يكشف أنها تحتوي على ممثلين للطبقات الجرثومية الثلاث، بما في ذلك العرف العصبي ، والخلايا الجرثومية الأولية، والبُنى الأولية للويحة. [ 14 ] [ 15 ]

من سمات الجاسترولويدات وجود انفصال بين البرامج الجينية والمخططات العامة وعملية التكوين المورفولوجي. مع ذلك، يمكن أن تُحفز التغيرات في ظروف الاستزراع عملية التكوين المورفولوجي، وقد ثبت بشكل خاص أن الجاسترولويدات تُكوّن قطعًا جسدية [ 15 ] [ 14 ] وبنى قلبية مبكرة [ 16 ] . إضافةً إلى ذلك، تُعزز التفاعلات بين الجاسترولويدات والأنسجة خارج الجنينية تكوين نسيج قطبي أمامي يُشبه الدماغ [ 17 ] .

تم مؤخراً الحصول على نماذج جاسترولويدية من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية، [ 18 ] مما يتيح لعلماء الأحياء التنموية دراسة التطور البشري المبكر دون الحاجة إلى أجنة بشرية. مع ذلك، من المهم الإشارة إلى أن نموذج الجاسترولويد البشري غير قادر على تكوين جنين بشري، أي أنه غير سليم وغير قابل للحياة ولا يُعادل الأجنة البشرية الحية .

تم توسيع مصطلح Gastruloid ليشمل ترتيبات الخلايا الجذعية الجنينية البشرية ذاتية التنظيم على أنماط (أنماط دقيقة) تحاكي أحداث التنميط المبكرة في التطور؛ [ 19 ] [ 20 ] يجب الإشارة إلى هذه الترتيبات باسم Gastruloids ثنائية الأبعاد.

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 برينك، سوزان سي. فان دين؛ بايلي-جونسون، بيتر؛ بالايو، تينا؛ هادجانتوناكيس، آنا-كاترينا؛ نوفوتشين، سونيا؛ تيرنر، ديفيد أ.؛ أرياس، ألفونسو مارتينيز (15-11-2014). "كسر التناظر، وتحديد الطبقات الجرثومية، والتنظيم المحوري في تجمعات الخلايا الجذعية الجنينية للفئران" . التطور . 141 ( 22): 4231-4242 . doi : 10.1242/dev.113001 . PMC 4302915. PMID 25371360 .  
  2. 1 2 3 4 تيرنر، ديفيد أ.؛ جيرجين، محمد؛ ألونسو-كريسوستومو، لوز؛ تريفيدي، فيكاس؛ بايلي-جونسون، بيتر؛ غلودوفسكي، شيريز ر.؛ هايوارد، بينيلوب س.؛ كولينيون، جيروم؛ غوستافسن، كارستن (2017-11-01). " القطبية الأمامية الخلفية والاستطالة في غياب الأنسجة خارج الجنينية والإشارات الموضعية المكانية في الجاسترولويدات: العضيات الجنينية الثديية" . التطور . 144 (21): 3894-3906 . doi : 10.1242/dev.150391 . PMC 5702072. PMID 28951435 .  
  3. 1 2 3 4 5 بيكاري، ليوناردو؛ موريس، نعومي؛ جيرجين، محمد؛ تيرنر، ديفيد أ.؛ بيلي-جونسون، بيتر؛ كوسي، آن-كاثرين؛ لوتولف، ماتياس ب.؛ دوبول، دينيس؛ أرياس، ألفونسو مارتينيز (أكتوبر 2018). " خصائص التنظيم الذاتي متعدد المحاور للخلايا الجذعية الجنينية للفأر في تكوين الجاسترولويدات" . مجلة نيتشر . 562 (7726): 272-276 . Bibcode : 2018Natur.562..272B . doi : 10.1038/s41586-018-0578-0 . PMID 30283134. S2CID 52915553 .  
  4. 1 2 ماريكاوا، يوسوكي؛ تاماشيرو، دانا آن أ.؛ فوجيتا، توكو س.؛ ألاركون، فيرناديث ب. (2009-02-01). " خلايا سرطان جنين الفأر P19 المتجمعة كنموذج بسيط في المختبر لدراسة التنظيمات الجزيئية لتكوين الأديم المتوسط ​​وتكوين الشكل المحوري" . جينيسيس . 47 (2): 93-106 . doi : 10.1002/dvg.20473 . PMC 3419260. PMID 19115346 .  
  5. ↑ ليهي، آمي؛ شيونغ، جينغ-وي؛ كونرت، فرانك؛ ستولمان، هايدي (1999). "استخدام جينات العلامات التطورية لتحديد الأنماط الزمنية والمكانية للتمايز أثناء تكوين الأجسام الجنينية" . مجلة علم الحيوان التجريبي . 284 (1): 67-81 . Bibcode : 1999JEZ...284...67L . doi : 10.1002/(SICI)1097-010X(19990615)284:1 < 67::AID-JEZ10 > 3.0.CO ; 2-O . PMID 10368935 . 
  6. ↑ تين بيرج، ديرك؛ كول، ووتر؛ فورر، كريستوف؛ فيش، مات؛ إروغلو، إليف؛ نوس، رويل (نوفمبر 2008). "إشارات Wnt تتوسط التنظيم الذاتي وتكوين المحور في الأجسام الجنينية" . خلية جذعية . 3 (5): 508-518 . doi : 10.1016 / j.stem.2008.09.013 . PMC 2683270. PMID 18983966 .  
  7. ↑ بايلي-جونسون، بيتر؛ برينك، سوزان كارينا فان دن؛ بالايو، تينا؛ تيرنر، ديفيد أندرو؛ أرياس، ألفونسو مارتينيز (2015). "تكوين تجمعات من الخلايا الجذعية الجنينية للفئران تُظهر كسرًا في التناظر، واستقطابًا، وسلوكًا جماعيًا ناشئًا في المختبر " . مجلة التجارب المصورة ( 105) e53252. doi : 10.3791/53252 . hdl : 1874/333749 . PMC 4692741. PMID 26650833 .  
  8. ↑ جيرجين، محمد؛ تيرنر، ديفيد أندرو؛ بيلي-جونسون، بيتر؛ كوسي، آن-كاثرين؛ بيكاري، ليوناردو؛ موريس، نعومي؛ لوتولف، ماتياس؛ دوبول، دينيس؛ مارتينيز أرياس، ألفونسو (12 أكتوبر 2018). "توليد الجاسترولويدات من الخلايا الجذعية الجنينية للفئران" . تبادل البروتوكولات . doi : 10.1038/protex.2018.094 .
  9. ^ بالايو، تينا؛ لون، شارنا؛ باسكوال ماس، باو؛ فيوزا، أولا ماج؛ فاسوديفان، أمروتا؛ فرينستر، جوشوا د. جوسيندي غارسيا، جويل ب. جالون، هانا Y.؛ بيراتس، راكيل فلوريس؛ أرياس، ألفونسو مارتينيز؛ دياس، أندريه؛ تيرنر، ديفيد أ. (2025). "تركيبات الوسائط N2B27 تؤثر على تطور المعدة" . تطوير . 152 (22) ديف204774. BioRxiv 10.1101/2025.03.15.643474 . دوى : 10.1242/dev.204774 . بمك 12687332 . بميد 41287934 .   
  10. ^ بالايو، تينا؛ لون، شارنا؛ باسكوال ماس، باو؛ فيوزا، أولا ماج؛ فاسوديفان، أمروتا؛ فرينستر، جوشوا د. جوسيندي غارسيا، جويل ب. جالون، هانا Y.؛ بيراتس، راكيل فلوريس؛ أرياس، ألفونسو مارتينيز؛ دياس، أندريه؛ تورنر، ديفيد أ. (2025/11/15). "تركيبات الوسائط N2B27 تؤثر على تطور المعدة" . تطوير . 152 (22) ديف204774. دوى : 10.1242/dev.204774 . بمك 12687332 . بميد 41287934 .  
  11. ↑ رينغ، ديفيد ب.؛ جونسون، كيرك و.؛ هنريكسن، إريك ج.؛ نوس، جون م.؛ غوف، داين؛ كينيك، تايسون ر.؛ ما، سيلفيا ت.؛ ريدر، جون و.؛ سامويلز، عيسى (1 مارس 2003). "مثبطات كيناز سينثاز الجليكوجين 3 الانتقائية تعزز تنشيط الأنسولين لنقل الجلوكوز واستخدامه في المختبر وفي الجسم الحي" . داء السكري . 52 (3): 588-595 . doi : 10.2337/diabetes.52.3.588 . PMID 12606497 . 
  12. ↑ هاشمي، علي؛ تليلي، شام؛ بيرين، بيير؛ مارتينيز-أرياس، ألفونسو؛ لين، بيير-فرانسوا (2022). "تُؤدي تحولات حالة الخلية وحركة الخلية الجماعية إلى توليد منطقة شبيهة بالأديم الباطن في الجاسترولويدات" . eLife . 11 e59371 . bioRxiv 10.1101/2020.05.21.105551 . doi : 10.7554/eLife.59371 . PMC 9033300. PMID 35404233 .   
  13. ↑ فيانيلو، ستيفانو؛ لوتولف، ماتياس ب. (2020-06-09). "ظهور الأديم الباطن والتنظيم الذاتي في المختبر في غياب الأنسجة خارج الجنينية والبنية الجنينية". bioRxiv 10.1101/2020.06.07.138883 . 
  14. 1 2 فينفليت، جيسي الخامس؛ بولوندي، أدريانو؛ كريتزمر، هيلين؛ هوت، ليا؛ شولز-فيتلر، مانويلا؛ شيفرل، دينيس. كوخ، فريدريك. بوستت، ميلينا؛ هيمان، سيمون. بوشو، رينيه. ويتلر، لارس (2020). “الخلايا الجذعية الجنينية للفأر تنظم نفسها في هياكل تشبه الجذع مع الأنبوب العصبي والجسيدات”. علوم . 370 (6522) إيبا4937. bioRxiv 10.1101/2020.03.04.974949 . دوى : 10.1126/science.aba4937 . بميد 33303587 .  
  15. 1 2 فان دن برينك، سوزان سي؛ ألمانيا، آنا؛ فان باتنبرج، فنسنت؛ موريس، نعومي؛ بلوتنبرج، مارلوس؛ فيفي، جوديث؛ بيلي جونسون، بيتر؛ نيكولز، جنيفر. سونين، كاتارينا F.؛ مارتينيز أرياس، ألفونسو؛ ألكسندر فان أوديناردن (يونيو 2020). "تكشف النسخ المفردة للخلية والمكانية عن تكوين الجسيدات في المعدة" . طبيعة . 582 (7812): 405– 409. بيب كود : 2020Natur.582..405V . دوى : 10.1038/s41586-020-2024-3 . اتش دي ال : 10230/56609 . بميد 32076263 . S2CID 211194842 .  
  16. ↑ روسي، جوليانا؛ بوني، أندريا؛ غييه، رومان؛ جيرجين، محمد؛ كيلي، روبرت ج.؛ لوتولف، ماتياس ب. (2021). "التقاط تكوين القلب في الجاسترولويدات" . خلية جذعية . 28 (2): 230-240.e6. bioRxiv 10.1101/802181 . doi : 10.1016 / j.stem.2020.10.013 . PMC 7867643. PMID 33176168 .   
  17. ^ بيرينجر-كورياس، نويمي MLP؛ ميرسيا، ماريا؛ أديجيست، إسمي؛ فان دن بيرج، باتريك ر. فيليكسيك، مارلين؛ هوشان، مازين؛ إديما، تيمون؛ تانس، ساندر J.؛ سيمرو ، ستيفان (2020-02-14). “تلخص الخلايا العصبية المبكرة في تجمعات الخلايا الجنينية وخارج الجنينية”. bioRxiv 10.1101/2020.02.13.947655 . 
  18. ^ موريس، نعومي. أنلس، كريم؛ فان دن برينك، سوزان سي؛ ألمانيا، آنا؛ شرودر، جوليا؛ غيميري، سابيتري؛ بالايو، تينا؛ فان أوديناردن، ألكسندر؛ مارتينيز أرياس, ألفونسو (يونيو 2020). "نموذج في المختبر للتنظيم الأمامي الخلفي المبكر أثناء التطور البشري" . طبيعة . 582 (7812): 410– 415. بيب كود : 2020Natur.582..410M . دوى : 10.1038/s41586-020-2383-9 . بميد 32528178 . S2CID 219567725 .  
  19. ↑ إيتوك، فريد؛ ميتزجر، جاكوب؛ روزو، ألبرت؛ كيرست، كريستوف؛ يوني، آنا؛ أوزير، م. زيشان؛ بريفانلو، علي ح.؛ سيجيا، إريك د. (2016). "توازن بين المثبطات المفرزة واستشعار الحواف يتحكم في التنظيم الذاتي للخلايا الجاسترولية" . خلية النمو . 39 (3): 302-315 . doi : 10.1016/j.devcel.2016.09.016 . PMC 5113147. PMID 27746044 .  
  20. ↑ وورمفلاش، أرييه؛ سوري، بينوا؛ إيتوك، فريد؛ سيجيا، إريك د؛ بريفانلو، علي ح (2014). " طريقة لإعادة إنتاج التنميط المكاني الجنيني المبكر في الخلايا الجذعية الجنينية البشرية" . نيتشر ميثودز . 11 (8): 847-854 . doi : 10.1038/nmeth.3016 . PMC 4341966. PMID 24973948 .