bugorwiki.info
на главную

Цыпленок как модель биологического исследования

Цыплята ( Gallus gallus domesticus ) и их яйца широко использовались в качестве исследовательских моделей на протяжении всей истории биологии. Сегодня они продолжают служить важной моделью для нормальной биологии человека, а также патологических процессов заболевания.

Куриное яйцо

история

Куриные эмбрионы как модель исследования

Человеческое увлечение курицей и ее яйцом настолько глубоко укоренилось в истории, что трудно сказать точно, когда началась разведка птиц. Уже в 1400 г. до н.э. древние египтяне искусственно инкубировали куриные яйца, чтобы размножить свой запас пищи. Развивающаяся курица в яйце впервые появляется в письменной истории после того, как привлекла внимание известного греческого философа Аристотеля около 350 г. до н.э. Когда Аристотель открыл куриные яйца в разные моменты времени инкубации, он отметил, как организм менялся с течением времени. Своим написанием Historia Animalium он представил некоторые из самых ранних исследований эмбриологии, основанные на его наблюдениях за курицей в яйце.

Аристотель признал существенное сходство между развитием человека и курицы. Из своих исследований развивающегося цыпленка он смог правильно расшифровать роль плаценты и пуповины у человека.

Исследования цыплят 16 века значительно модернизировали представления о физиологии человека. Европейские ученые, включая Улисса Алдрованди, Вольчера Котиера и Уильяма Харви, использовали цыплят, чтобы продемонстрировать дифференциацию тканей, опровергая широко распространенное мнение о том, что организмы «преформированы» в своей взрослой версии и становятся больше в процессе развития. Были выявлены отдельные участки ткани, которые росли и вызывали специфические структуры, включая бластодерму или происхождение цыплят. Харви также внимательно следил за развитием сердца и крови и был первым, кто обратил внимание на направленный поток крови между венами и артериями. Относительно большой размер цыпленка как модельного организма позволял ученым в течение этого времени делать эти важные наблюдения без помощи микроскопа.

Расширение использования микроскопа в сочетании с новой техникой в ​​конце 18-го века представило развивающегося цыпленка для тщательного изучения. Вырезав отверстие в яичной скорлупе и покрыв его другим куском скорлупы, ученые смогли смотреть прямо в яйцо, пока оно продолжало развиваться без обезвоживания. Вскоре в исследованиях развивающегося цыпленка были выявлены три зародышевых зародышевых слоя: эктодерма, мезодерма и энтодерма, дающие начало области эмбриологии.

Ответ хозяина против трансплантата был впервые описан у куриного эмбриона. James Murphy (1914) обнаружил, что ткани крысы, которые не могли расти у взрослых цыплят, выжили в развивающемся цыпленке. У иммунокомпетентного животного, такого как зрелая курица, иммунные клетки хозяина атакуют инородную ткань. Поскольку иммунная система цыпленка не функционирует до 14-го дня инкубации, инородная ткань может расти. В конце концов, Мерфи показал, что принятие тканевых трансплантатов было специфичным для хозяина у иммунологически компетентных животных.

Выращивание вируса было когда-то технически сложным. В 1931 году Эрнест Гудпастур и Алиса Майлз Вудрафф разработали новую технику, которая использовала куриные яйца для распространения вируса оспы. Опираясь на их успех, цыпленок был использован для выделения вируса эпидемического паротита для разработки вакцины, и он до сих пор используется для культивирования некоторых вирусов и паразитов сегодня.

Способность куриных эмбриональных нервов проникать в опухоль мыши подсказывала Рите Леви-Монтальчини, что опухоль должна вызывать диффузный фактор роста (1952). Она определила фактор роста нервов (NGF), который привел к открытию большого семейства факторов роста, которые являются ключевыми регуляторами в процессе нормального развития и при заболеваниях, включая рак.

Взрослая курица как исследовательская модель

Взрослая курица также внесла значительный вклад в развитие науки. Инокулируя цыплят бактериями холеры (Pasteurella multocida) из заросшей и, следовательно, ослабленной культуры Луи Пастер создал первую лабораторную аттенуированную вакцину (1860-е годы). Большие успехи в иммунологии и онкологии продолжали характеризовать 20-ое столетие, для которого мы обязаны модели цыпленка.

Пейтон Роус (1879-1970) получил Нобелевскую премию за открытие, что вирусная инфекция курицы может вызывать саркому (Rous, 1911). Стив Мартин продолжил эту работу и определил компонент куриного ретровируса Src, который стал первым известным онкогеном. J. Michael Bishop и Harold Varmus с коллегами (1976) распространили эти данные на людей, показав, что онкогены, вызывающие рак у млекопитающих, индуцируются мутациями в протоонкогенах.

Открытия на цыплятах в конечном итоге разделили адаптивный иммунный ответ на антитела (В-клетки) и клеточно-опосредованные (Т-клетки) ответы. Цыплят, у которых отсутствует бурса, орган с неизвестной функцией в то время, нельзя было заставить вырабатывать антитела. Благодаря этим экспериментам Брюс Глик правильно сделал вывод, что Бурса была ответственна за создание клеток, которые продуцировали антитела. Клетки Бурсы были названы B-клетками, чтобы дифференцировать их от Т-клеток тимуса.

рак

Куриный эмбрион является уникальной моделью, которая преодолевает многие ограничения в изучении биологии рака in vivo. Хориоаллантоисная мембрана (САМ), хорошо васкуляризированная экстраэмбриональная ткань, расположенная под яичной скорлупой, имеет успешную историю в качестве биологической платформы для молекулярного анализа рака, включая вирусный онкогенез, канцерогенез, ксенотрансплантат опухоли, ангиогенез опухоли и метастазирование рака. Поскольку эмбрион цыпленка является естественным иммунодефицитом, САМ легко поддерживает приживление как нормальных, так и опухолевых тканей. Птичий CAM успешно поддерживает большинство характеристик раковых клеток, включая рост, инвазию, ангиогенез и ремоделирование микросреды.

генетика

Геном Gallus gallus был секвенирован с помощью секвенирования ружья Sanger и нанесен на карту с помощью обширного физического картографирования на основе BAC. Между геномами человека и курицы есть существенное фундаментальное сходство. Однако различия между геномами человека и курицы помогают идентифицировать функциональные элементы: гены и их регуляторные элементы, которые, скорее всего, сохранятся во времени. Публикация куриного генома позволяет расширить трансгенные методы для продвижения исследований в рамках модельной системы цыплят.


просмотров: 28