Введение

Сфера клеток, формирующаяся в раннем эмбриональном развитии животных. Бластуляция – это стадия раннего эмбрионального развития животных, в результате которой образуется бластула. В развитии млекопитающих бластула превращается в бластоцисту, содержащую дифференцированную внутреннюю клеточную массу и наружный трофэктодерм. Бластула (от греческого βλαστός, означающего «побег», «росток») – это полая сфера клеток, известных как бластомеры, окружающая внутреннюю полость, заполненную жидкостью, называемую бластоцелем. Эмбриональное развитие начинается с оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом, в результате чего образуется зигота, которая подвергается множественным делениям, формируя шар клеток, называемый морулой. Только после формирования бластоцеля ранний эмбрион становится бластулой. Бластула предшествует образованию гаструлы, в ходе которой формируются зародышевые листки эмбриона. Характерной особенностью бластулы позвоночных является наличие слоя бластомеров, известного как бластодерма, окружающего бластоцель. У млекопитающих бластоциста содержит эмбриобласт (или внутреннюю клеточную массу), который в конечном итоге даст начало окончательным структурам плода, и трофобласт, который формирует внезародышевые ткани. В процессе бластуляции в раннем эмбрионе происходит значительная активность, направленная на установление полярности клеток, их спецификацию, формирование осей и регуляцию экспрессии генов. Многие взаимодействия между бластомерами зависят от экспрессии кадхеринов, в частности E-кадхерина у млекопитающих и EP-кадхерина у амфибий. Изучение бластулы и спецификации клеток имеет большое значение для исследований стволовых клеток и вспомогательных репродуктивных технологий. Манипулируя клеточными сигналами на стадии развития бластулы, можно формировать различные ткани. Этот потенциал может быть использован в регенеративной медицине для лечения заболеваний и травм. Экстракорпоральное оплодотворение включает в себя перенос эмбриона в матку для имплантации.

Разработка

Стадия бластулы раннего развития эмбриона начинается с появления бластоцеля. Показано, что бластоцель у Ксенопуса формируется из первой борозды деления, которая расширяется и герметизируется плотными соединениями, образуя полость. У многих организмов развитие эмбриона до этого момента и на ранних этапах стадии бластулы контролируется материнской мРНК, получившей такое название, поскольку она была синтезирована в яйцеклетке до оплодотворения и, следовательно, имеет исключительно материнское происхождение.

Переход к мидбластуле

Во многих организмах, включая Ксенопус и Дрозофилу, переход к мидбластуле обычно происходит после определенного числа клеточных делений, характерного для данного вида, и определяется завершением синхронных циклов деления клеток на ранних стадиях развития бластулы и удлинением клеточных циклов за счет добавления фаз G1 и G2. До этого перехода происходит деление клеток, включающее только фазы синтеза и митоза клеточного цикла, или регулируется микроРНК. Эти два процесса переключают контроль над развитием эмбриона с материнской мРНК на ядра.

Структура

Бластула (бластоциста у млекопитающих) — это сфера клеток, окружающая заполненную жидкостью полость, называемую бластоцелем. Бластоцель содержит аминокислоты, белки, факторы роста, сахара, ионы и другие компоненты, необходимые для дифференцировки клеток. Бластоцель также обеспечивает перемещение бластомеров в процессе гаструляции. У эмбрионов Xenopus бластула состоит из трех различных областей. Животный полюс формирует крышу бластоцеля и преимущественно дает начало производным эктодермы. Экваториальная или маргинальная зона, составляющая стенки бластоцеля, преимущественно дифференцируется в мезодермальную ткань. Вегетативная масса составляет дно бластоцеля и преимущественно развивается в эндодермальную ткань. Эти результаты вселяют надежду, поскольку они могут послужить основой для потенциальной имплантации у других видов млекопитающих, таких как человек.

Стволовые клетки

Клетки стадии бластулы могут вести себя как плюрипотентные стволовые клетки у многих видов. Плюрипотентные стволовые клетки служат отправной точкой для получения клеток, специфичных для определенных органов, что потенциально может способствовать восстановлению и профилактике повреждений и дегенерации. Комбинирование экспрессии факторов транскрипции и локального позиционирования клеток бластулы может привести к развитию индуцированных функциональных органов и тканей. Плюрипотентные клетки ксенопуса, при использовании в стратегии in vivo, смогли сформировать функциональные сетчатки. Пересаживая их в область формирования глаза на нейронной пластинке и индуцируя несколько аномальных экспрессий факторов транскрипции, клетки были направлены на развитие по пути формирования сетчатки и могли обеспечивать поведение, основанное на зрении, у ксенопуса.