Cómo se utiliza el mapeo de destino para rastrear el desarrollo celular

Experimentos tempranos de mapeo del destino

Walter Vogt utilizó el mapeo del destino para estudiar el desarrollo celular en embriones de anfibios.

En resumen, la biología del desarrollo, en su nivel más básico, es el estudio de en qué se convierten las diferentes células a medida que madura un organismo. Entonces, ¿no sería genial si tuviéramos una forma de rastrear diferentes células en un embrión en desarrollo? Bueno, en 1929, un embriólogo llamado Walter Vogt desarrolló un método para etiquetar una pequeña cantidad de células con un tinte que se transmitiría a todos los descendientes directos de esas células. Pudo etiquetar grupos de células en la etapa de desarrollo de la gástrula en embriones de anfibios y luego seguir el tinte a través del desarrollo para ver en qué se convertían esas células.

Por ejemplo, en un experimento marcó un grupo de células en una región particular de la parte dorsal de un embrión en etapa de gástrula. Luego, cuando el embrión se desarrolló aún más, vio que el tinte estaba ubicado exclusivamente en el cerebro del embrión y la parte anterior de la notocorda. Al realizar varios experimentos más en los que etiquetó diferentes grupos de células en múltiples embriones, Vogt pudo compilar todos los datos que recopiló sobre qué células se convirtieron en varias estructuras embrionarias. Con estos datos, pudo construir un mapa de destino , que es un diagrama que muestra el destino de desarrollo de varias células de un embrión en etapa temprana.

Mejora de las técnicas de mapeo del destino

Desde los primeros experimentos de Vogt, ha habido muchos avances tecnológicos que han cambiado las formas en que los científicos pueden realizar estudios de mapas del destino. Los avances en las tecnologías de microscopios e imágenes y los nuevos tintes, incluido el uso de tintes fluorescentes, han dado como resultado una detección y un mapeo más precisos. Además, los avances en las técnicas de inyección ahora permiten un etiquetado más preciso de células individuales en muchas etapas diferentes de desarrollo. Estas técnicas se han aplicado con éxito a muchos organismos diferentes, la mayoría de los cuales se desarrollan en un huevo fuera de su madre. Los organismos que se desarrollan en huevos externos, especialmente aquellos con huevos transparentes, son los más fáciles de estudiar en experimentos de mapeo del destino. Esta es la razón por la que los mapas de destino de organismos como las ranas, el pez cebra y el gusano redondo C. elegans, muy pequeño y de vida libre . son tan conocidos.

Ejemplo de mapa de destino

C. elegans es en realidad un caso muy especial. Verá, C. elegans es tan pequeño (aproximadamente 1 mm de largo), y su plan corporal es tan preciso y uniforme, que los científicos han podido determinar que un adulto tiene exactamente 959 células somáticas , o células no reproductivas, en su cuerpo. cuerpo. Debido a esto y al hecho de que C. elegansSe ha estudiado tan extensamente que se ha elaborado un mapa completo del destino del organismo y se conoce el origen de cada una de sus células adultas. Los mapas de destino de las ranas y el pez cebra también son bastante detallados, pero estos organismos son demasiado grandes para realizar un seguimiento de cada célula. Es más difícil trabajar con embriones de pollo porque los huevos no son transparentes y la cáscara es dura. Sin embargo, los científicos todavía han encontrado formas de acceder al embrión dentro del huevo sin matarlo, lo que también ha resultado en un mapa detallado del destino de las gallinas.

Mapeo del destino en mamíferos

Los mapas del destino de los mamíferos eludieron a los embriólogos durante muchos años. Como habrás adivinado, esto se debió a que el desarrollo de los mamíferos dentro de la madre hizo imposible el acceso a los embriones vivos durante todo su desarrollo. Finalmente, se desarrollaron métodos para cultivar embriones de mamíferos tempranos en cultivo , que es el proceso mediante el cual las células vivas se mantienen vivas y se cultivan en una incubadora fuera del cuerpo. Se hicieron mapas de destino para las primeras etapas del desarrollo de los mamíferos y se encontró que se correspondían bien con el mapa de destino de los pollos establecido. Sin embargo, las etapas posteriores del desarrollo de los mamíferos, en las que se producen mayores diferencias entre las especies, todavía presentan un problema.

Los científicos han creado un mapa de destino completo para C. elegans de 1 mm.

Sin embargo, los científicos finalmente encontraron una forma de evitar esto también. Utilizando ratones modificados genéticamente, ahora existe una forma de activar la expresión de una proteína fluorescente con un desencadenante que puede vincularse a la expresión de un gen de su elección. Entonces, ¿qué significa esto? Significa que los científicos pueden crear ratones que autoetiqueten todas las células que expresan cualquier gen que elijan, así como toda la progenie de esas células, incluso después de que el gen ya no se exprese. Estos ratones se pueden usar para crear mapas de destino en etapas posteriores de desarrollo que antes no eran posibles en mamíferos, y también pueden proporcionar información adicional sobre cómo la expresión de un gen en particular afecta el destino de una célula.

Resumen de la lección

Revisemos. En 1929, un embriólogo llamado Walter Vogt desarrolló un método para etiquetar una pequeña cantidad de células con un tinte que pasaría a todos los descendientes directos de esas células. Al repetir este experimento y etiquetar diferentes grupos de células cada vez, pudo construir un mapa de destino , que es un diagrama que muestra el destino de desarrollo de varias células de un embrión en etapa temprana.

Desde los primeros experimentos de Vogt, los avances en microscopios y tecnologías de imágenes y los nuevos tintes, incluido el uso de tintes fluorescentes, han dado como resultado una detección y un mapeo más precisos. Además, los avances en las técnicas de inyección permiten un etiquetado más preciso de células individuales en muchas etapas diferentes de desarrollo. Esto ha resultado en la creación de mapas de destino muy detallados, especialmente para organismos que se desarrollan en huevos fuera del cuerpo de su madre.

Por el contrario, los mapas del destino de los mamíferos eludieron a los embriólogos durante muchos años. Sin embargo, los científicos desarrollaron métodos para cultivar embriones de mamíferos tempranos en cultivo , que es el proceso mediante el cual las células vivas se mantienen vivas y se cultivan en una incubadora fuera del cuerpo. Esto permitió la elaboración de mapas de destino para las primeras etapas del desarrollo de los mamíferos.

Con el tiempo, los científicos también encontraron una manera de realizar estudios de mapas del destino en embriones de mamíferos en etapa posterior. Utilizando ratones modificados genéticamente, pueden activar la expresión de una proteína fluorescente con un desencadenante que puede vincularse a la expresión de casi cualquier gen que deseen. Entonces, ¿qué significa esto? Significa que los científicos pueden crear ratones que autoetiqueten todas las células que expresan cualquier gen que elijan, así como toda la progenie de esas células incluso después de que el gen ya no se exprese. Estos ratones se pueden usar para crear mapas de destino en etapas posteriores de desarrollo que antes no eran posibles en mamíferos, y también pueden proporcionar información adicional sobre cómo la expresión de un gen en particular afecta el destino de una célula.

Objetivos de la lección

Después de ver esta lección, debería poder:

• Identificar a Walter Vogt y describir su proceso de mapeo del destino.
• Resumir cómo ha avanzado el mapeo del destino y cómo se ha realizado tanto en mamíferos como en no mamíferos

Rodrigo Ricardo Editor y fundador