Слайд 1
Лекция 01
Введение в биологию развития
Биология развития
является интегральной наукой о развитии многоклеточных организмов, включающей в качестве
составных частей описательную, экспериментальную и сравнительную эмбриологию, молекулярную биологию и генетику развития, а также вопросы эволюции геномов и отдельных генов многоклеточных в связи с преобразованиями развивающихся форм и структур.
Биология развития изучает не только ранние этапы развития из яйца, но и формирование личинок с дальнейшим метаморфозом, с прямым развитием, а также постнатальное развитие, включая болезни развития. К компетенции биологии развития можно отнести некоторые виды «болезней дифференцировки» (рак), а также проблемы старения и связанные с ним сердечно-сосудистые и некоторых других заболеваний.
Лекции А. П. Перевозчикова
Слайд 2Предметом изучения биологии развития являются:
1) развитие многоклеточных организмов, произошедших
половым или бесполым путём;
2) регенерация тканей или органов.
ОБЪЕКТЫ:
1) зародыши многоклеточных организмов, возникшие в
результате полового процесса или образовавшиеся
бесполым путем:
2) личинки с прямым развитием или метаморфозом;
3) организмы в постнатальном развитии
Слайд 3Митотические циклы соматических клеток взрослого многоклеточного организма
Слайд 4Деление соматических клеток митозом
Слайд 5КЛЕТОЧНЫЕ ЦИКЛЫ БЛАСТОМЕРОВ И СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТОК МНОГОКЛЕТОЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ.
Раннее развитие
организма (дробление) из оплодотворённого яйца осуществляется путём синхронных делений (исключение
– млекопитающие), характеризующихся 2-хфазным митотическим циклом, который затем замещается на асинхронные митотические (полноценные) циклы клеток. MPF и его функции.
Слайд 6Карта презумптивных зачатков (судьбы) зародыша оболочника может быть построена уже
на одноклеточном зародыше (детерминированное развитие)
Слайд 7Регулятивное развитие у земноводных.
Недостающие клетки восполняются без потери функций
поврежденного участка. Судьба пересаженных в другое место клеток определяется их
взаимодействием с соседями (новой позицией)
Слайд 8Генетическая специфичность клеток при взаимных пересадках аналогичных участков зародыша лягушки
и тритона. При пересадках образуются структуры с видовой специфичностью, свойственной
организму-донору
Слайд 9
Основные методологические подходы в биологии
развития
1)
«утрата функции»
2) «приобретение функции»
Эти подходы реализуются благодаря широкому
и комплексному применению: 1) методов экспериментальной эмбриологии (умерщвление, удаление, трансплантация частей зародыша, зачатков тканей или отдельных клеток);
2) культивирования эмбриональных стволовых клеток и клеточных линий (их маркировка), зачатков тканей и органов с целью прослеживания их судьбы при дальнейшем развитии; 3) генетических, молекулярно-генетических и молекулярно-биологических методов, включая методы переноса генов, их частей, методов получения трансгенных и нокаутированных животных; 4) компьютерных методов (in silico) моделирования развития.
Слайд 10Пересадка клеток
Получение химерного организма. Трансплантация в бластулу (1000–2000 клеток) альбиноса
Danio rerio клеток бластулы (той же стадии) зародыша рыбы с
нормальной пигментацией.
Слайд 11Получение химерного организма. Трансплантация в бластулу (1000–2000 клеток) альбиноса Danio
rerio клеток бластулы (той же стадии) зародыша рыбы с нормальной
пигментацией. Мозаичная пигментация глаза химерного зародыша. 24–48 часов развития
Слайд 12Трансплантация клеток бластулы Danio rerio (1000–2000 клеток), инъецированных родамин-декстраном на
двух-клеточной стадии, реципиенту. Бластула поздней стадии
Слайд 14Экспрессия гена зелёного флуоресцирующего белка – gfp, под контролем промотора
гена сердечного актина Xenopus в трансгенной рыбке Danio rerio (24
часа развития)
Слайд 15Искусственное (принудительное) оплодотворение спермием яйцеклетки человека в пробирке
Слайд 16Схема экстракорпорального оплодотворения – ЭКО
(in vitro fertilization)
Слайд 17Анализ работы генов в развивающемся организме
Методы RT-PCR
Методы гибридизации in situ
Слайд 19Экспрессия гена Pax6 в зачатке глаза зародыша мыши. Гибридизация in
situ с радиоактивным зондом – кДНК Pax6. Локализация зонда на
срезах отмечена желтым цветом (компьютерное изображение)
Слайд 20Экспрессия гена аполипопротеина A-I в нервной трубке зародыша человека, 5-я
неделя развития. Поперечный срез. Зонд – радиоактивный кДНК апо A-I
человека
Слайд 21Манипуляции с зародышами на генетическом уровне
Перенос чужеродных генов в
яйцеклетки и зародыши
Избирательное повреждение (мутагенез) генов – нокаут
Слайд 22mRNA/DNA injection (gain of function experiments)
ubiquitous and/or region-specific overexpression
Wnt mRNA
Изучение
экспрессии чужеродного гена
Microinjection into Xenopus embryos:
Слайд 23Технология получения трансгенных животных
DNA construct injection into the male pronucleus
of fertilised oocyte
Слайд 25Внедрение в геном чужеродного гена может повредить организму
Трансгенные кролики, созданные
внедрением в геном антиатерогенного гена аполипопротеина A-I человека
Слайд 33Получение стволовых клеток организмов с регулятивным типом развития
Слайд 34Получение производных эмбриональных стволовых клеток
Слайд 36Получение трансгенных животных, используя стволовые эмбриональные клетки
