Биология развития

1. Лекция 01 Введение в биологию развития

Биология развития является интегральной наукой о развитии
многоклеточных организмов, включающей в качестве составных частей
описательную, экспериментальную и сравнительную эмбриологию,
молекулярную биологию и генетику развития, а также вопросы
эволюции геномов и отдельных генов многоклеточных в связи с
преобразованиями развивающихся форм и структур.
Биология развития изучает не только ранние этапы развития из яйца,
но и формирование личинок с дальнейшим метаморфозом, с прямым
развитием, а также постнатальное развитие, включая болезни
развития. К компетенции биологии развития можно отнести некоторые
виды «болезней дифференцировки» (рак), а также проблемы старения
и связанные с ним сердечно-сосудистые и некоторых других
заболеваний.
Лекции А. П. Перевозчикова

2.

Предметом изучения биологии развития являются:
1) развитие многоклеточных организмов,
произошедших
половым или бесполым путём;
2) регенерация тканей или органов.
ОБЪЕКТЫ:
1) зародыши многоклеточных организмов,
возникшие в
результате полового процесса или
образовавшиеся
бесполым путем:
2) личинки с прямым развитием или метаморфозом;
3) организмы в постнатальном развитии

3. Митотические циклы соматических клеток взрослого многоклеточного организма

4. Деление соматических клеток митозом

5. КЛЕТОЧНЫЕ ЦИКЛЫ БЛАСТОМЕРОВ И СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТОК МНОГОКЛЕТОЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ. Раннее развитие организма (дробление) из

оплодотворённого яйца
осуществляется путём синхронных делений (исключение –
млекопитающие), характеризующихся 2-хфазным митотическим
циклом, который затем замещается на асинхронные митотические
(полноценные) циклы клеток. MPF и его функции.

6. Карта презумптивных зачатков (судьбы) зародыша оболочника может быть построена уже на одноклеточном зародыше (детерминированное

развитие)

7. Регулятивное развитие у земноводных. Недостающие клетки восполняются без потери функций поврежденного участка. Судьба

пересаженных в другое место клеток определяется их
взаимодействием с соседями (новой позицией)

8. Генетическая специфичность клеток при взаимных пересадках аналогичных участков зародыша лягушки и тритона. При пересадках

образуются структуры с видовой специфичностью,
свойственной организму-донору

9.

Основные методологические подходы в биологии
развития
1) «утрата функции»
2) «приобретение функции»
Эти подходы реализуются благодаря широкому и
комплексному применению: 1) методов экспериментальной
эмбриологии (умерщвление, удаление, трансплантация
частей зародыша, зачатков тканей или отдельных клеток);
2) культивирования эмбриональных стволовых клеток и
клеточных линий (их маркировка), зачатков тканей и органов
с целью прослеживания их судьбы при дальнейшем
развитии; 3) генетических, молекулярно-генетических и
молекулярно-биологических методов, включая методы
переноса генов, их частей, методов получения трансгенных и
нокаутированных животных; 4) компьютерных методов (in
silico) моделирования развития.

10. Пересадка клеток Получение химерного организма. Трансплантация в бластулу (1000–2000 клеток) альбиноса Danio rerio клеток

бластулы (той же стадии) зародыша рыбы с нормальной
пигментацией.

11. Получение химерного организма. Трансплантация в бластулу (1000–2000 клеток) альбиноса Danio rerio клеток бластулы (той же

стадии) зародыша рыбы с нормальной
пигментацией. Мозаичная пигментация глаза химерного
зародыша. 24–48 часов развития

12. Трансплантация клеток бластулы Danio rerio (1000–2000 клеток), инъецированных родамин-декстраном на двух-клеточной стадии,

Трансплантация клеток бластулы Danio rerio (1000–2000
клеток), инъецированных родамин-декстраном на двухклеточной стадии, реципиенту. Бластула поздней стадии

13.

Transplantation of rhodamine-dextran labeled wild-type cells
into mbl mutants. (A) Phenotype of a live, rescued, 30-hour mbl
embryo showing small eyes (arrowhead). (B) UV light image of the
same embryo showing that the rescued eye is exclusively formed of
labeled (transplanted wild-type) cells (arrowhead). Anterior to the
left (Development, 1996, 123, 191-203).

14. Экспрессия гена зелёного флуоресцирующего белка – gfp, под контролем промотора гена сердечного актина Xenopus в трансгенной

рыбке
Danio rerio (24 часа развития)

15. Искусственное (принудительное) оплодотворение спермием яйцеклетки человека в пробирке

16. Схема экстракорпорального оплодотворения – ЭКО (in vitro fertilization)

17. Анализ работы генов в развивающемся организме

• Методы RT-PCR
• Методы
гибридизации in situ

18. РНК-гибридизация in situ

19. Экспрессия гена Pax6 в зачатке глаза зародыша мыши. Гибридизация in situ с радиоактивным зондом – кДНК Pax6. Локализация зонда

на срезах
отмечена желтым цветом (компьютерное
изображение)

20. Экспрессия гена аполипопротеина A-I в нервной трубке зародыша человека, 5-я неделя развития. Поперечный срез. Зонд –

радиоактивный кДНК апо A-I человека

21. Манипуляции с зародышами на генетическом уровне

• Перенос чужеродных генов в
яйцеклетки и зародыши
• Избирательное повреждение
(мутагенез) генов – нокаут

22.

Изучение экспрессии чужеродного гена
Microinjection into Xenopus embryos:
mRNA/DNA injection (gain of function experiments)
ubiquitous and/or region-specific overexpression
Wnt mRNA

23.

Технология получения трансгенных
животных
DNA construct
injection into the male
pronucleus of
fertilised oocyte

24. Получение трансгенных животных

25. Внедрение в геном чужеродного гена может повредить организму Трансгенные кролики, созданные внедрением в геном антиатерогенного

гена аполипопротеина A-I человека

26. Методика нокаута гена мыши

27.

• Клонирование
животных

28. Получение клонированных лягушек

29.

30.

31. Терапевтическое клонирование

32. Стволовые клетки

33. Получение стволовых клеток организмов с регулятивным типом развития

34. Получение производных эмбриональных стволовых клеток

35.

36. Получение трансгенных животных, используя стволовые эмбриональные клетки