Lezione dott Gargioli 5

biologia dello sviluppo
La biologia dello sviluppo studia tutti i processi che riguardano lo sviluppo, a
partire dalla cellula uovo fecondata fino alla nascita ed oltre.
differenziamento
Dal singolo uovo fecondato (lo zigote unicellulare) si origina un n° enorme di
diversi tipi cellulari con le più disparate funzioni. Tutte queste cellule (a parte
poche eccezioni) contengono il medesimo patrimonio genetico.
differenziamento
differenziamento
The potency of stem cells
1.  Totipotent: all embryonic and extra-embryonic
tissues (blastomer)
2.  Pluripotent: all embryonic tissues (ICM)
3.  Multipotent: many different tissues (usually of
same germ layer, after gastrulation)
4.  Oligopotent: few tissues of one germ layer
5.  Unipotent: only one tissue
differenziamento
Giulio Bizzozzero:
cellule labili, stabili e perenni
•  Giulio Bizzozzero (1846-1901,
Professore di Patologia all’ Università di
Torino) scoprì che l’eritropoiesi/
leucopoiesi ha luogo nel midollo
osseo [1868]; scoprì le piastrine.
Per di più, Bizzozzero comprese
che il rinnovamento cellulare
varia nei diversi tessuti che
conseguentemente classificò in:
Ø  labili (es.midollo osseo, epidermide)
Ø  stabili (es. fegato)
Ø  perenni (es. tessuto nervoso, cuore)
differenziamento
In alcuni tessuti si notano cellule in mitosi (labili), in altri no (perenni),
in altri ancora cellule in mitosi compaiono solo dopo un danno (stabili)
Muscolo scheletrico (perenne)
Epidermide (labile)
morfogenesi
Le cellule che man mano si differenziano si organizzano in tessuti ed organi
piuttosto che essere distribuite in modo più o meno casuale.
accrescimento
Le cellule che si stanno dividendo hanno perfettamente presente quando
smettere di farlo. La divisione cellulare è strettamente regolata.
riproduzione
L’uovo e lo spermatozoo sono quelle cellule ad alta specializzazione che
garantiscono la trasmissione alla generazione successiva delle informazioni
per costruire un nuovo organismo.
riproduzione
biologia dello sviluppo
embriologia
sperimentale
biologia
dello
sviluppo
biologia
molecolare
genetica
dello
sviluppo
embriologia sperimentale
Programmi di ricerca dell’embriologia sperimentale:
1.Come l’ambiente (le ‘forze esterne’) influenza lo sviluppo dell’embrione
2.Come le ‘forze interne’ all’embrione determinano il differenziamento delle
cellule
3.Come le cellule si organizzano in tessuti ed organi
integrazione ambientale
L’ambiente influenza lo sviluppo
Alcohol
genetica dello sviluppo
Il controllo esercitato dai geni sullo sviluppo dell’embrione. La genetica dello
sviluppo ha nello studio dei mutanti il suo punto di forza. I notevoli passi
avanti nel campo hanno messo in evidenza come i geni che controllano le fasi
precoci dello sviluppo embrionale siano evolutivamente conservati
genetica dello sviluppo
mutante eyeless
twin of eyeless
Small eye (Pax6)
Aniridia
genetica dello sviluppo
mutanti dello sviluppo
- mutazioni spontanee
-  mutazioni indotte:
-  mutageni chimici (mutazioni puntiformi)
-  radiazioni (delezioni)
mutazioni recessive
-  perdita di funzione (solitamente recessiva se non
sussiste aploinsufficienza, altrimenti dominante)
mutazioni dominanti:
-  guadagno di funzione
-  dominante negativa
genetica dello sviluppo
genetica dello sviluppo
N -ethyl- N -nitrosourea (ENU) mutanti
SLC24A5, uno scambiatore di cationi, influenza la pigmentazione in zf e uomo
embriologia sperimentale
L’embriologia sperimentale studia i meccanismi alla base dei processi
ontogenetici turbandone il naturale corso mediante manipolazione degli
embrioni
•  Cutting
•  Pasting
•  Painting
embriologia sperimentale
embriologia sperimentale
embriologia sperimentale
embriologia sperimentale
embriologia sperimentale
microiniezione
microiniezione
overespressione genica (pasting)
overespressione genica (pasting)
Agouti-related
peptide
(AgRP),
un
neuropeptide
prodotto
nel
nucleo arcuato dell’ipotalamo, aumenta l’appetito e diminuisce il
metabolismo.
pasting*
knock-DOWN genico (cutting)
• Antisense oligonucleotides
• Designed as 25 mers
• Resistant to digestion
• Not RNAseH mediated
knock-DOWN genico (cutting)
• Antisense oligonucleotides
• Designed as 25 mers
• Resistant to digestion
• Not RNAseH mediated
MO mimano mutazioni
painting
embrioni “chimera”: le cellule di donatore e ricevente sono geneticamente (quindi
fenotipicamente) differenti. Trapianto di cellule di quaglia in embrione di pollo.
painting
topo knock-out
Il principio delle 3R
rimpiazzare (replacement)
ridurre (reduction)
rifinire (refinement)
Zebrafish
Zebrafish
Egg spawning