Samenvatting Gedetailleerde inhoudstabel Ontwikkelingsbiologie

HOOFDSTUK I: WAT GESCHIEDENIS EN INLEIDENDE BEGRIPPEN

I.1. EEN “MIX” VAN VIJF PROCESSEN

= noch afh v elkaar, noch strikt sequentieel

1. Celdeling: klieving embryo, geen toename celmassa
2. Patroonvorming: organistatie patroon v celactiviteiten
a. Differentieren lichaamsassen
b. Toewijzen cellen tot kiembladen
 Interpretatie positionele info (franse vlag patroon)  laterale inhibitie, variëteit aan patronen
3. Morfogenese: verandering vorm, (bv. gastrulatie) – 5 types celbeweging
a. Invaginatie
b. Involutie
c. Ingressie
d. Delaminatie
e. Epiboly
4. Celdifferentiatie: generatie cellulaire diversiteit ~patroonvorming
a. Self-renewal
b. Cel-fate determinatie
c. Terminale differentiatie/ celmaturatie
5. Groei: toename in afmeting

I.2. EMBRYOGENESE: ONTWIKKELING STOPT NIET BIJ ONZE GEBOORTE

 Levenscyclus Xenopus laevis

I.3. ONTWIKKELING IS PROGRESSIEF EN HET LOT VAN CELLEN WORDT GEDETERMINEERD

op verschillende tijdstippen / lot van cellen in kaart brengen

Verschillende technieken

Specificatie / Determinatie / “Cell fate”

I.4. RESTRICTIE VERSUS PLURIPOTENTIE
Achtergrond en historiek
I.4.1. Progressieve determinatie van embryonale cellen (H. Spemann)
 Splitsingsexperiment:
o 1 blastomeer in staat volledig organisme te vormen
o Deel zonder gray crescent/ dorsal blastoporus lip geen dorsale kant = abnormale ontw
 Transplantatieexperiment
o In vroege gastrula: conditionele ontwikkeling
o In late gastrula: autonome ontwikkeling
I.4.2. Klonen van Amphibia (Briggs en King / Gurdon) en muizen
 Experiment Briggs & King
o Nuclei kiembaancullen ku leiden tot ontw nieuwe kikker
o Nuclei somatische cellen ku dit niet meer omdat ze al gedetermin & gediff zijn
 = onomkeerbaar functionele beperking naarmate latere celstadia
 Experiment Gurdon: Klonen v ‘kikkers’
o ~vorig experiment (zonder verwijderen mitotische spindle)

, o Seriele tranplantatie verhoogde succesrates
o kritiek
I.4.3. De “Yamanaka” factors KOSM en nadien
 fibroblast herprogrammeren naar induced pluripotent stam cel (iPSC)

I.5. PRIMAIRE EMBRYONALE INDUCTIE (H.SPEMANN – H. MANGOLD)
 Experiment Spemann & Mangold
o Toonden mbv salamander embryo’s aan dat dorsale blastoporus lip enige zelf-differentierend
gebied was vd vroege gastrula
I.5.1. Organizer concept / inductieve activiteit
 Induceert ventraal weefsel tot dorsaal mesodermaal weefsel (notochord, someiten)
 Inductieve activiteit notochord op neurale buis
o Notochord laat shh los op ventrale regio  dosisafhankelijke neerlegging MN & non-
neuronale cellen (ventrale vloerplaat)
I.5.2. Wnt signalisatie
 Wnt afwezig  B-catenin degradatie  TCF niet getranscribeerd
 Wnt aanwezig  B-catenin accumulatie  TCF getranscribeerd

I.6. MEEST GEBRUIKTE MODELORGANISMEN IN ONTWIKKELINGSBIOLOGIE (DIEREN):
"The big six"
 Worm
 Vlieg
 Kikker (X.laevis allotetrapoloid, X. tropicalis diploid)
 Vis
 Kip
 (labo)muis
Modeldieren
Genoomdisruptie en –editing (CRISPR) en enkele recente methoden

HOOFDSTUK II: KLIEVING, GASTRULATIE EN VROEGE PATRONEN IN ENKELE VERTEBRAAT
EMBRYO’S
II.1. KLIEVING: CREATIE VAN MULTI-CELLULARITEIT
= serie mitotische celdelingen met snelheid onder controle v maternale EW & mRNAs  blastomeren
 Geen toename cytoplasma door overslaan v G1 en G2 fase
 Versch delingssnelheid vr versch stadia
 Plaats v klieving & grootte blastomeren voorafh bepaald dr
o Hvh & distributie v dooierEW in cytoplasma
 Dooier = klieving inhibitorische werking (dooierrijk: vegetaal)
o Factors in ei cytoplasma
II.1.1. Klieving bij Xenopus (van animale naar vegetale pool)
 Mesolecithaal > telolecithaal
 Sneller animaal (dooier vegetaal werkt vertragend)
 Vanaf 3e klievin, verdere klievingen dichter bij animale pool
II.1.2. Klieving in zebravis
 Telolecithaal (veel dooier à 1 zijde)
o Discoidale klieving
o Klieving om 15min alleen in animale pool regio
o Creeren veelcellig embryo als disc op dooier
 Versch celpopulaties (dooiersyncytiumlaag – deep cells – enveloplaag)

,II.1.3. Klieving, compactie en cavitatie bij zoogdieren (muis, mens)
 Rotationele klieving
 Eicellen zeer klein
 Compactie: 8cellig embryo  morula (16 cellig) = embryo w compact)
o 8 cellig embryo: totipotente blastomeren
o Morula (18-32 cellig embryo) – 1e cel fase decision
 TE (tight junctions)
 ICM (gap junctions)
 Cavitatie: morula  vroege blastocyst (~64 cellig embryo)
o TE vormen blastocoel door pompactivatie  duwt ICM in assymetrische ligging
o Versch merkers




II.2. GASTRULATIE BIJ ENKELE VERTEBRAAT EMBRYO’S
= strikt gecoordineerde reorganisatie v cellen vd blastula dr celmigratie- ∆celmotiliteit - ∆celvorm - ∆celadhesie
 zorgt vr beweging vd cellen
 vorming primaire kiembladen en interageren met elkaar  3D bouwplan organisme v meerdere cellagen
II.2.1. Gastrulatie in Xenopus
 Vegetale rotatie en de invaginatie van de bottle cellen  vorming blastopore lip
 Involutie aan de blastopore lip
o Vd MESO cellen (geleidt dr pharyngeal ENDO)
o Bottle cells trekken nt meer naar binnen
o Eerst via laterale lip, dan via ventrale
o Cellen animale hemisfeer migreren naar vegetale regio
 Convergente extensie van het dorsale mesoderm
o = weefsel w geherstructureerd om langs 1 as samen te komen
o RhoA  cytoskeletale verandering
  geregeld dr dishevelled  Wnt-activatie à D-kant
  convergente extensie aan D-kant want enkel daar Wnt-aanwezigheid
II.2.2. Gastrulatie in zebravis
 Progressie van epibolie / staging
o Radiale intercalatie
o Dorsale compactie
o Involutie
o Convergente extensie
 Vd chordamesodermale cellen (merker = snail)
 Vd paraxiale mesodermale cellen (merker = brachiury)
 Accumulatie van hypo- en epiblast aan dorsale zijnde  vorming shield
 Fate map kort voor gastrulatie
o Dorsaal komt shield
o Embryo moet precursorcellen ENDO comprimeren op middenlijn bovenop dooier (<>
Xenopus: ad vegetale kant)
 Tail organizer bij teleost vissen
II.2.3. Gastrulatie in de muis

,  = cilindervormig embryo
 E4.5-E6.5 in het kort
o Blastocyst bij implantatie
 Polar & mural TE  ectoplacentale cone & extra embryon ECTO & trophoblast giant
cells
 Primitive ENDO  visceral & parietal ENDO
o Egg-cylinder: interactie visceral ENDO en epiblast (ICM)  MESO  PS
 AVE (anterieur visceraal ENDO) vorming
 = #cellen in visc ENDO die genexpr-signatuur krijgen
 Migreert naar A-kant  vermijden gastrulatie à A-kant
o Net voor start gastrulatie: MESOinductie @P-kant = toekomstige AP-as
o Start gastrulatie: vomring primitieve streep/streak = toekomstig P-eind embryo (kop)
 Nieuw gevormde MESO verspreidt
 Proximaal lateraal  @extramembryon  MESO intergeert hier met ENDO
 vorming 1e hepatoeitische cellen/bloedcellen
 Antereo-lateraal
 Node (~organiser) leidt PS naar distale tip  cellen die erdoor schieten vormen MES-
ENDO
 Verschillende celpopulaties / merkergenen /
o Oct4 : ICM
o Nanog
o Fgf5
o Hesx1
o Sox1
o Foxg1
o Six 3
 Primitieve streep / verschillende klassen mesoderm




II.3. LICHAAMSASSEN OPZETTENINLEIDING

 Groeifactoren (FGFs, TGFbetas, Hhs, Wnts, Delta/Serrate, Ephrins)
 FGF signalisatie (= fibroblast growth factor proteins)
o Intacriene, paracrine en endocriene effecten
o FGF-REC stimulatie via ligand binding, geassisteerd dr HSPG’s