Neoblast

Neoblast
Rozmieszczenie neoblastów w całym ciele planarii Schmidtea mediterranea . Neoblasty pojawiają się w całym ciele, z wyjątkiem gardła pokazanego strzałką. Zielone kropki to neoblasty, które się dzielą, podczas gdy czerwone kropki to neoblasty, które się nie dzielą.
Detale
Powoduje	Zaród
Terminologia anatomiczna

Neoblasty (ˈniːəʊˌblæst) to niezróżnicowane komórki występujące u płazińców zwanych planarianami . Neoblasty stanowią około 30 procent wszystkich komórek planarii. Neoblasty dają planarianom niezwykłą zdolność regeneracji utraconych części ciała. Planarianin podzielony wzdłuż lub w poprzek zregeneruje się na dwie oddzielne osoby.

Charakterystyka

Neoblast to niezróżnicowana komórka występująca u planarian i jest odpowiedzialna za regenerację. Neoblasty mają małą cytoplazmę i ogromne jądro, co jest charakterystyczne dla komórek pluripotencjalnych. Są to jedyne dzielące się i rosnące komórki w planariach. Ta cecha mitotyczna polega na tym, jak są wykrywane przez dodanie bromodeoksyurydyny (BrdU) i barwienie anty-BrdU. Mają średnicę od 5 µm do 8 µm. Neoblasty stanowią około 30 procent wszystkich komórek planarii. Nie występują w przedniej, tylnej ani w gardle.

Neoblast tworzy blastemę zdolną do wzrostu i regeneracji w narządy lub części ciała. Blastemę zazwyczaj stwierdza się we wczesnych stadiach rozwoju organizmu, np . w embrionach , oraz podczas regeneracji tkanek , narządów i kości .

Powstanie blastemy

Specyfikacja Neoblastu podczas regeneracji.

U płazińców do powstania blastemy potrzebne są dorosłe komórki macierzyste zwane neoblastami, aby nastąpiła regeneracja.

Zaraz po amputacji inicjowana jest odpowiedź na ranę. Wszystkie komórki w obszarze rany wytwarzają tę samą odpowiedź transkrypcyjną, niezależnie od tego, gdzie doszło do rany. Po tej początkowej odpowiedzi na zranienie profil transkrypcji zmienia się w zależności od lokalizacji.

Blastema regeneracyjna tworzy się z klonogennych neoblastów (cNeoblast), które działają jak komórki macierzyste, zastępując starsze dorosłe komórki.

Klonogenne neoblasty również przemieszczają się do miejsca rany i regenerują tkankę, wytwarzając dzielące się komórki progenitorowe, a ostatecznie wszystkie specyficzne komórki.

Przeszczep tylko jednego klonogennego neoblastu, robaka bez neoblastu, przywrócił wszystkie komórki organizmu. Jeden neoblast może zregenerować całe napromieniowane zwierzę, które stało się niezdolne do regeneracji po przeszczepie do napromienionego robaka wolnego od neoblastów, co pokazuje, że przynajmniej niektóre neoblasty są pluripotencjalne .

Do powstania blastemy potrzebna jest pewna ilość endodermy .

Specjalizacja Neoblast

Gen smed-wi-1 jest wyrażany przez wszystkie neoblasty.

Istnieją dwie odrębne populacje neoblastów, zwane zeta i sigma. Neoblasty Zeta i Sigma wyglądają tak samo, ale mają różne sieci regulacyjne genów. Ponadto neoblasty zeta są postmitotyczne , podczas gdy neoblasty sigma są mitotyczne i szczególnie odpowiedzialne za naprawę uszkodzeń. Neoblasty sigma wytwarzają komórki mózgowe, jelitowe, mięśniowe, wydalnicze, gardła i oka. Prowadzą również do komórek, które stają się neoblastami zeta. Neoblasty Zeta rozwijają następnie inne typy komórek naskórka.

Charakterystyka molekularna

Składniki ciał chromatoidalnych

Neoblasty mają ciała chromatoidalne , które są elektronicznie gęstymi strukturami złożonymi z kompleksów rybonukleoproteinowych, które są prawdopodobnie odpowiedzialne za utrzymanie neoblastów. W ciałach chromatoidalnych DjCBC-1 i SpolTud-1 znaleziono dwa składniki białkowe, które są homologiczne do białek zaangażowanych w proliferację komórek płciowych w innych organizmach.

Piwi i oddziaływanie małych RNA w neoblastach

Podrodzina białek Argonaut Piwi i małe RNA, które wchodzą z nimi w interakcje, są niezbędne do rozwoju komórek linii zarodkowej, obrotu komórek, regulacji epigenetycznej i represji elementów transpozycyjnych. Planarianie, którym brakuje lub ma niedobór ekspresji piwi, wykazują defekty w utrzymaniu i różnicowaniu komórek linii zarodkowej. Klasa małych niekodujących RNA ulega silnej ekspresji w neoblastach, które służą jako specyficzne regulatory ekspresji genów. Te, którym towarzyszyło działanie piwi, byłyby kluczowymi regulatorami w utrzymaniu neoblastów.

Zaangażowane ścieżki sygnalizacyjne

Kilka różnych szlaków sygnałowych jest zaangażowanych w regenerację kończyn poprzez tworzenie blastemy. Po zastosowaniu interferencji RNA stwierdzono , że Smad - beta-katenina -1 ustawia oś przednio-tylną . Zahamowanie tego skutkuje odwróconą polaryzacją w całej blastemie.

Wykazano, że przeszczepienie pojedynczego neoblastu śmiertelnie rannemu zwierzęciu uratowało zwierzę

Analiza genomu S. mediterranea wykazała obecność nieznanej wcześniej rodziny długich końcowych powtórzeń oraz brak kilku istotnych genów , w tym genów odpowiedzialnych za syntezę kwasów tłuszczowych oraz genów MAD1 i MAD2, które uważano za istotne elementy punktu kontrolnego zespołu wrzeciona .

Historia

Badania nad regeneracją przy użyciu planarian rozpoczęły się pod koniec XIX wieku i zostały spopularyzowane przez TH Morgana na początku XX wieku. Alejandro Sanchez-Alvarado i Philipa Newmarka przekształcił planarian w modelowy organizm genetyczny na początku XX wieku w celu zbadania mechanizmów molekularnych leżących u podstaw regeneracji. Morgan odkrył, że kawałek odpowiadający 1/279 planarnika lub fragment zawierający zaledwie 10 000 komórek może zregenerować się w nowego robaka w ciągu jednego do dwóch tygodni. Morgan odkrył również, że gdyby płazińcowi odcięto zarówno głowę, jak i ogon, środkowy segment zregenerowałby głowę z dawnego przedniego końca i ogon z dawnego tylnego końca.

Schmidtea mediterranea stała się gatunkiem z wyboru do badań ze względu na diploidalne chromosomy i istnienie szczepów zarówno bezpłciowych, jak i płciowych. Niedawne badania genetyczne wykorzystujące technologię dwuniciowego RNA ujawniły 240 genów wpływających na regenerację u S. mediterranea . Wiele z tych genów ma ortologi w ludzkim genomie.

Kiedyś uważano, że stare komórki odróżnicowały się i wytworzyły blastemę regeneracyjną komórek niezróżnicowanych, aby utworzyć nową strukturę przy użyciu czynników parakrynnych. Zostało to obalone w 2012 roku.

Aplikacja

Badanie neoblastów pomaga odkryć mechanizmy i funkcjonowanie komórek macierzystych oraz degeneracji tkanek. Planarianie mogą zregenerować dowolną część ciała z małych kawałków w ciągu kilku dni i mieć wiele dorosłych komórek macierzystych. Są łatwe w hodowli i wyrosły na duże populacje. Ich białka są podobne do białek ludzkich. Interferencja RNA odbywa się poprzez karmienie, wstrzykiwanie lub moczenie ich w dwuniciowym RNA. Zsekwencjonowano genom Schmidtea mediterranea. U ludzi żadne znane pluripotencjalne komórki macierzyste nie pozostają po urodzeniu.

W maju 2010 r. Uruchomiono współpracującą społeczność badawczą zajmującą się badaniami planarnymi, EuroPlanNet.