pobierz plik - Wydział Biologii UW

mgr Magdalena Krupa
Zakład Embriologii
Instytut Zoologii
Wydział Biologii Uniwersytetu Warszawskiego
AUTOREFERAT ROZPRAWY DOKTORSKIEJ:
DETERMINACJA LOSÓW BLASTOMERÓW PODCZAS FORMOWANIA SIĘ PIERWSZYCH
LINII KOMÓRKOWYCH W ZARODKU MYSZY
Promotor:
prof. dr hab. Marek Maleszewski
Promotor pomocniczy:
dr Aneta Suwińska
Rozdzielenie populacji komórek zewnętrznych i wewnętrznych w zarodku myszy ma miejsce
w trakcie trzech tur asymetrycznych podziałów blastomerów w stadium 8- (I tura), 16- (II tura)
i 32-komórkowym (III tura). Komórki zewnętrzne tworzą trofektodermę (TE), która po implantacji buduje
zarodkową część łożyska, a komórki położone w środku – węzeł zarodkowy (ICM). W obrębie ICM
dochodzi następnie do wyodrębnienia komórek pierwotnej endodermy (PE), z której w dalszym rozwoju
powstaje warstwa endodermalna jednej z błon płodowych – pęcherzyka żółtkowego, oraz epiblastu (EPI)
stanowiącego materiał na ciało zarodka oraz większość błon płodowych. Celem niniejszej rozprawy była
odpowiedź na pytanie, jakie czynniki determinują różnicowanie linii komórkowych w przedimplantacyjnym
zarodku myszy.
W CZĘŚCI 1. mojej rozprawy podjęłam się zbadania różnic w ekspresji genów specyficznych dla
EPI i PE w pojedynczych komórkach wewnętrznych 32-komórkowego zarodka, wywodzących się z I i II
rundy podziałów asymetrycznych. Analiza ujawniła różnice w transkrypcji elementów ścieżki
sygnalizacyjnej Fgf/MAPK, której aktywacja istotna jest dla różnicowania komórek PE. Blastomery
powstałe w I turze podziałów asymetrycznych częściej i na wyższym poziomie eksprymowały Fgf4,
podczas gdy mRNA Fgfr2 częściej stwierdzałam w komórkach wywodzących się z II rundy podziałów
asymetrycznych. Uzyskane wyniki mogą sugerować, że blastomery generowane w I turze asymetrycznych
podziałów wykazują tendencję do różnicowania w kierunku EPI, a w II – w kierunku PE. Pokazałam także,
że pomimo różnic we wzorze ekspresji tych genów, dwie populacje komórek wewnętrznych zachowały
pluripotencję. Agregaty 32-komórkowe złożone wyłącznie z blastomerów wywodzących się z I lub II tury
podziałów asymetrycznych tworzyły bowiem prawidłowe blastocysty. Co więcej, zauważyłam również
odwrotną korelację między częstością podziałów asymetrycznych zachodzących podczas I i II rundy, co
w konsekwencji wpływało na regulację proporcji komórek wewnętrznych i zewnętrznych w zarodku.
W CZĘŚCI 2. doświadczeń chciałam zweryfikować, czy, jak sugerują niektórzy badacze,
pochodzenie komórek wewnętrznych z danej rundy podziałów asymetrycznych determinuje następnie
kierunek ich różnicowania w linie EPI lub PE. W tym celu tworzyłam 16-komórkowe agregaty blastomerów
izolowanych z zarodków 16-komórkowych o różnym stosunku komórek zewnętrznych do wewnętrznych.
Analiza blastocyst, które rozwinęły się z agregatów pokazała, że w I rundzie podziałów asymetrycznych
generowane były głównie prekursory EPI, a w drugiej – PE, ale tylko przy małej liczbie blastomerów
wewnętrznych w agregacie, co odpowiada niskiej częstości podziałów asymetrycznych w I turze.
Aby sprawdzić, czy oddziaływania między blastomerami odpowiadają za regulację częstości podziałów
asymetrycznych w I i II rundzie w CZĘŚCI 3. badań do zarodków 8-komórkowych wprowadzałam
zarodkowe komórki macierzyste ES. Stwierdziłam, że obecność w zarodku tych dodatkowych komórek
o charakterze wewnętrznym prowadziła do istotnego zmniejszenia częstości podziałów asymetrycznych
blastomerów w I i III turze w porównaniu do zarodków kontrolnych, pozbawionych komórek ES, co
sugeruje wpływ oddziaływań między komórkami na regulację liczby komórek wewnętrznych
i zewnętrznych w zarodku. Z kolei w późnych blastocystach wraz ze wzrostem liczby komórek ES malał
udział komórek własnych zarodka w budowie EPI, a rósł w PE, za co mogą odpowiadać oddziaływania
parakrynowe, np. Fgf4 wydzielany przez komórki ES. Uzyskane w CZĘŚCIACH 1.-3. rozprawy wyniki
posłużyły mi do opracowania nowatorskiego modelu różnicowania komórek w ICM, zwracającego uwagę
na istotność liczby blastomerów wewnętrznych w stadium 16-komórkowym oraz różnic w ekspresji
elementów ścieżki sygnalizacyjnej Fgf/MAPK.
W CZĘŚCI 4. pracy podjęłam się zbadania wpływu pozycji i polaryzacji komórek w zarodku na ich
późniejszy los. Konstruowałam 16-komórkowe agregaty, w których zmieniałam oryginalne położenie
pojedynczego śledzonego blastomeru z zarodka 16-komórkowego (wewnętrznego – apolarnego lub
zewnętrznego – polarnego). Zauważyłam, że w otrzymanych blastocystach blastomery wewnętrzne
charakteryzowały się znacznie większą plastycznością w stosunku do komórek zewnętrznych i po
eksperymentalnej zmianie lokalizacji mogły się przeprogramować i różnicować ostatecznie w TE. Z kolei
we wszystkich agregatach, w których blastomer zewnętrzny umieszczany był w środku, śledzona komórka
przemieszczała się na powierzchnię. Proces ten prawdopodobnie nie miał charakteru aktywnego, ponieważ
zaburzenie polimeryzacji aktyny nie hamowało migracji tej komórki.