Transcript 1-_introduction_to_experimental_embryology.ppt

‫علم األجنة التجريبي‬
‫علم األجنة الوصفي‬
‫‪Descriptive‬‬
‫‪Embryology‬‬
‫العلم الذي يبحث في شرح الدراسات الوصفية لألجنة المتكونة ويشمل ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪1‬تكوين األمشاج‬‫‪-2‬عمليات اإلخصاب‬
‫‪ -3‬مراحل التكوين الجنيني المبكر مثل (التفلج(‬
‫‪ -4‬تكوين األعضاء ‪Organogenesis‬‬
‫‪ -5‬العمليات التكوينية الى ما بعد الفقس أو الوالدة‪.‬‬
‫علم األجنة املقارن‬
‫‪Comparative Embryology‬‬
‫‪‬الدراسات الوصفية المقارنة‬
‫‪‬للتكوين الجنيني في طوائف‬
‫‪‬الحيوانات المختلفة‬
‫‪‬كالالفقاريات والفقاريات‬
‫مثل قنفذ البحر ‪/‬الدروسفيال ‪ /‬والديدان والرخويات ‪/‬ثم السهيم‬
‫‪/‬البرمائيات ‪/‬األسماك ‪/‬والزواحف‪/‬والطيور‪/‬والثدييات‪.‬‬
‫علم األجنة التجريبي‬
‫‪Experimental Embryology‬‬
‫‪ ‬اخضاع االطوار الجنينية المختلفة للتجارب واستخدام االجنة كمادة‬
‫للتجربة‬
‫‪ ‬تفسير و تحليل ظاهرة التكوين الطبيعي عن طريق التحديد والحث‬
‫الجنيني ‪Determination and Embryonic Induction‬‬
‫والتمايز الخلوي ‪Cellular differentiation‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬دراسة التشوهات الخلقية في األطوار الجنينية ‪Teratology‬‬
‫‪ ‬تفسير ظاهرة التجدد ‪Regeneration‬والتكاثر العذري‬
‫‪‬التلقيح اإلصطناعي واإلخصاب الخارجي وانتاج التوائم واالستنساخ‬
‫زراعة الخاليا الجذعبة الجنينية‪Embryo stem cell culture‬‬
‫)‪Artificial insemination (AI) and In Vitro Fertilization(IVF‬‬
‫‪‬تجميد وحفظ األمشاج واألجنة ‪Cryopreservation‬‬
‫األجنة الجزيئي‬
‫‪Molecular Embryology‬‬
‫دراسة التكوين الجنيني على المستوي‬
‫الجزيئي لجميع مراحل التكوين الجنيني‬
‫لمختلف أنواع الكائنات الحية‬
‫كما تشمل الدراسة التكوين الجزيئي لجميع‬
‫عوامل لنمو المختلفة دور الجينات اثناء‬
‫التكوين الجنيني وتصنيع األحماض النووية‬
‫المختلفة والبروتينات والمعالجات الجينية‬
‫الجنينية‬
‫املراحل األساسية التي يمرفيها تكوين الجنين‬
‫‪ -1‬تكوين المناسل واالمشاج‬
‫‪Gametogenesis‬‬
‫‪Fertilization‬‬
‫‪ -2‬االخصاب‬
‫‪Cleavage‬‬
‫‪ -3‬التفلج‬
‫‪ -4‬تكوين الجاسترولة او التبطين‬
‫‪Gastrulation‬‬
‫‪-4‬تكوين األعضاء‬
‫‪Organogenesis‬‬
‫‪ -5‬الفقس او الوالدة‬
‫‪Hatching or delivery‬‬
‫مقدمة عن علم األجنة التجريبي‬
‫‪‬إن علم األجنة من العلوم تحدثت عنها بعض‬
‫آيات القرآن الكريم وخاصة فيما يتعلق بخلق‬
‫اإلنسان " فلينظر اإلنسان مما خلق‪،‬خلق من‬
‫ماء دافق يخرج من بين الصلب والترائب‬
‫…‪ ".‬نعم انه سنة هللا في هذه الحياة فجميع‬
‫الكائنات الحية متعددة الخاليا تنشأ من إلتقاء‬
‫األمشاج المذكرة باألمشاج المؤنثة فتتكون منها‬
‫األجنة والتي تمر بمراحل النمو المختلفة من‬
‫النطفة (الزيجوت) ثم مرحلة التفلج (‬
‫البالستوال) ثم مرحلة التبطين وتكوين الطبقات‬
‫الجنينية الثالث المختلفة ( الجاسترولة) ثم‬
‫مرحلة التكوين المبدئي لألعضاء ثم مرحلة‬
‫التعضي والتكوين النهائي لألعضاء ثم النمو‬
‫والزيادة في الحجم حتى موعد الخروج للحياة‬
‫‪ ‬ولكن هذا الوصف لم يأتي من المالحظة المباشرة‬
‫فقط بل من خالل التجارب على األجنة لمعرفة وتفسير‬
‫مراحل النمو المختلفة‪ ،‬مثال مرحلة اإلخصاب وتكوين‬
‫المفلجه في الفأر والفيل تكاد تأخذ نفس الوقت‬
‫والشكل لكن الفأر يولد بعد ‪21‬يوم في حين إن‬
‫الفيل يأخذ ‪22‬شهر حتى يولد ‪ .‬فالعلم الذي يفسر‬
‫لنا ظواهر النمو المختلفة وتستخدم فيه األجنة كمادة‬
‫للتجربة يسمى بعلم األجنة التجريبي‪.‬‬
‫‪ ‬فعلم األجنة التجريبي له عالقة بمختلف العلوم‬
‫األخرى كعلم وظائف األعضاء والغدد والخلية‬
‫والوراثة والهندسة الوراثية والكيمياء‪ ،‬والكيمياء‬
‫الحيوية وله عالقة بمختلف التخصصات كالطب‬
‫والطب البيطري اإلنتاج الحيواني والنباتي وما طفل‬
‫األنبوب واالستنساخ وإنتاج الخاليا الجذعية لمختلف‬
‫األعضاء واألنسجة إال جهود العلماء في مجال األجنة‬
‫التجريبي‪.‬‬
‫لمحة تاريخية عن علم األجنة التجريبي‬
‫‪ ‬فكما إن العلوم المختلفة مرت بمراحل حتى تأسست كعلم قائم يساهم في‬
‫خدمة البشرية وعمارة هذه األرض عبر العصور واألزمنة لجهود العلماء‬
‫والباحثين ‪.‬فبعد ان اكتشف العلماء أن الجنين يتكون من إلتقاء األمشاج‬
‫الذكرية باألنثوية وانقسام الالقحة (الزيجوت ) برزت التساؤالت كيف يمكن‬
‫لهذه الخاليا بان تصبح مختلفة وتعطي األجهزة واألعضاء المتنوعة للجنين‬
‫‪.‬‬
‫‪ - ‬يعتبر العالم األلماني وليم روكس عام ‪1883‬م( ‪)Wilhelm Roux‬‬
‫‪ ‬من مؤسسي علم األجنة التجريبي والذي آجري تجاربه على جنين‬
‫الضفدعة‪ .‬حيث وخز إحدى الفلجتين لطور الخليتين باإلبرة الساخنة لقتلها‬
‫وترك األخرى تنمو فأعطت جنين غير مكتمل ليعرف من لديها القدرة‬
‫الكامنة للنمو فسمي تجاربه بميكانيكيات النمو( ‪Developmental‬‬
‫‪)Mechanics‬‬
‫‪‬‬
‫إبرة ساخنة‬
‫النصف السليم‬
‫النصف المدمر‬
‫نصف جنين‬
‫‪- ‬ثم جاء بعده العالم هانس ديرسج ‪1892‬م‬
‫(‪1941-1867‬م ‪ )Hans Driesch‬والذي‬
‫اجري تجاربه علي أجنة قنفذ البحر ( ‪Sea‬‬
‫‪ )Urchin‬إذ عمل على فصل فلجات جنين قنفذ البحر‬
‫في طور الخليتين وطور األربعة خاليا فوجد إن كل‬
‫الفلجات تنمو وتعطي جنين كامل لكنة اصغر في‬
‫الحجم‪.‬‬
‫‪ ‬لقد أوسع عالم األحياء األلماني أوقست وايزمان ( ‪August‬‬
‫‪ )Weismann‬في القرن التاسع عشر التجارب السابقة وتتبع‬
‫مصير الفلجات في بويضات ديدان اإلسكارس فوجد إن إحدى الفلجات‬
‫األربع ال تنقسم كالفلجات األخرى ولكنها تنعزل ثم تكون الخاليا‬
‫التناسلية أو الجنسية فيما بعد فسمها بالبالزما الجرثومية " ‪Germ‬‬
‫‪ "Plasma‬فقد وضع العالم وايزمان نظرية للنمو الجنينني وذلك بأن‬
‫نواة الالقحة تحتوي على عدد من المحددات‪ ,‬فعندما تتفلج البويضة‬
‫المخصبة فإن هذه العوامل تتوزع بشكل غير مساوي في الخاليا الناتجة‬
‫والتي بدورها تحدد مصير هذه الخاليا في المستقبل‪ .‬هذا التوزيع أو‬
‫اإلنقسام غير المتساوي لمحتويات النواة ( ‪Asymmetric‬‬
‫‪ )division‬للتفلج المبكر للخاليا حتما سوف يعطي خاليا غير‬
‫متماثلة وتختلف كل خلية عن أختها نتيجة للتوزيع غير المتساوي‬
‫لمحتويات البويضة المنقسمة‬
‫المحددات النووية لوايزمان‬
‫التفلج األول‬
‫التفلج الثاني‬
‫(توزع المحددات بين الفلجات(‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫ثم فيما بعد أعاد العالم أوسكار هيرت وج (‪ )Oscar Hertwig‬تجارب‬
‫العالم وليم روكس ولكن بدال من إن يقتل إحدى الفلجتين لجنين الضفدعة فإنه‬
‫فصل الفلجتين عن بعض واثبت إن كل فلجة خالل هذه المرحلة لديها القدرة‬
‫الكامنة على تكوين الجنين ولكن حجم الجنين يساوي نصف الحجم العادي الناتج‬
‫من الفلجة الواحدة وهذا احد التفسيرات لتكوين التوائم المتشابه والتي تنتج من‬
‫البويضة الواحدة‪.‬‬
‫وفي عام ‪1898‬م قام الباحث إدموند ويلسون ( ‪)Edmund Wilson‬‬‫بتتبع مصير فلجات إحدى الالفقاريات المائية ( القواقع) والتي برزة من عملية‬
‫التفلج ‪.‬‬
‫وفي مطلع القرن الماضي قام الباحث ثيودور بوفير عام ‪-1862( 1902‬‬
‫‪ )Theodor Boveri 1915‬بدراسة تأثير النواة والسيتوبالزم على نمو‬
‫البويضات المخصبة ألجنة قنفذ البحر وذلك بدراسة ومتابعة الجسم المركزي‬
‫وتكون خيوط المغزل في الفلجات لمراحل التفلج المختلفة كما انه كان يحاول إن‬
‫يلقح جزء من بويضات أنواع معينة ويضع عليها حيوانات منوية ألنواع أخرى‬
‫فوجد إن الكروموسومات تختلف كما وكيفا عن بعضها‪.‬‬
‫يعتبر العالم ثومس مورقن ( ‪1945 -1866‬م ‪Thomas Hunt‬‬
‫‪ ) Morgan‬من علماء الوراثة واألجنة إذ يعتبر هو أول من اقترح بأن النمو‬
‫الجنيني محكوم بواسطة تعبيرات مختلفة للجينات‪ .‬وقد نال جائزة نوبل‬
‫لإلكتشافه الطفرات في ذبابة الدروسفيال ودورها في فهم الجينات ودورها في‬
‫التوارث‪.‬‬
‫وفي العقود األولى للقرن الماضي درس اوتو وار بيرق ‪-1908‬‬
‫‪1910‬م(‪ )Otto Warburg‬وآخرون ميكانيكية التنفس في خاليا أجنة قنفذ‬
‫‪ ‬ثم جاء البروفيسور ايرنست جست (‪1941_1883‬م ‪Ernest‬‬
‫‪ ) E.Just‬من جامعة هاورد فوصف التغيرات التي تحصل في محيط‬
‫البويضة أثناء اإلخصاب في بويضات قنفذ البحر كما درس التكاثر‬
‫العذري مما أدى إلى تفهم العالقة بين نقطة دخول الحيوان المنوي‬
‫والتفلج األول لبويضات الديدان الخيطية‪.‬‬
‫‪ ‬ثم جاء من بعدهم العالم فرنك ليلي (‪ Frank Lillie‬ودرس ميكانيكية‬
‫اإلخصاب ووجد بأن بويضات قنفذ البحر تفرز مواد معنية تعمل على‬
‫جذب الحيوانات المنوية من نفس النوع إليها وأن اإلخصاب يشمل على‬
‫تفاعل مابين البويضة والمنية‪.‬‬
‫‪ ‬قام العالم هانس سبيمان ‪1924‬م (‪1941-1869‬م ‪Hans‬‬
‫‪ )Spemann‬وطالبة الدراسات العليا هيلدي مانقولد(‪-1898‬‬
‫‪1924‬م )‪ ( Hilde Manglod‬من جامعة فير بيريق بألمانيا‪:‬‬
‫بفتح جديد في مجال األجنة التجريبي أدى في وقتنا الحاضر إلى تطور‬
‫علم األجنة الجزيئي وذلك بإكتشافهما للمنظمات الجنينية في جنين‬
‫الضفدعة )‪(Embryonic Organizer‬والتي تعمل على تفسير‬
‫عمليات الحث الجنيني (‪ )Embryonic Induction‬و التمايز‬
‫الخلوي ( ‪ ) Cellular Differentiation‬حيث قاما بنقل‬
‫وزراعة أجزاء من الشفة الظهرية إلى جنين أخر مما أدى إلى تكوين‬
‫أنبوبة عصبية جديدة وتكوين جنين ثانوي حيث إن خاليا معينة في‬
‫الجنين تعمل على تمايز خاليا أخرى وتحدد مصيرها في مراحل معينة‬
‫من النمو الجنيني وعلى أثرها نال جائزة نوبل بتاريخ ‪/24‬أكتوبر‬
‫‪ ‬وأول هذه العوامل والتي تم اكتشافها عام ‪ 1954‬م بواسطة كل من‬
‫ريتاليف مونتلكينى ( ‪ )Ritelevi- Montalcini‬وفيكتور‬
‫هامبرجر (‪ )Victor Hamburger‬أال وهو عامل النمو‬
‫للخاليا العصبية (‪ )Nerve Growth Factor NGF‬وهو‬
‫عبارة عن مادة تعمل على تكوين األلياف العصبية من الحبل‬
‫الشوكي والجهاز العصبي لجنين الدجاجة‪.‬‬
‫‪ ‬العالم روس هاريسون (‪1959 -1870‬م) ( ‪Ross G.‬‬
‫‪) Harrison‬‬
‫هو أول من عمل على نقل وزراعة األنبوبة العصبية لجنين‬
‫الضفدعة ونمو المحاور العصبية ‪ ,‬وقطبية نمو المحاور واألطراف‬
‫لألجنة‬
‫التشكيلية‬
‫التحركات‬
‫و‬
‫األجنة‬
‫لجسم‬
‫)‪ )Morphogenetic Field‬وهو يعتبر من رواد تقنية زراعة‬
‫الخاليا واألنسجة ‪.‬‬
‫‪ - ‬العالم البلجيكي جين براكين (‪1988_1909‬م) ‪(Jean‬‬
‫) ‪Brachet‬‬
‫هو أول من أشار إلى وجود وأهمية األحماض النووية (‪ (RNA‬في‬
‫بويضات قنفذ البحر ودورها في عملية تصنيع البروتينات فيها‪.‬‬
‫‪ ‬روبرت بيرق(‪ ) Robert Briggs 1911-1983‬ثومس‬
‫كنج ( ‪ : )Thomas J. King‬قاما بتجارب النقل النووي (‬
‫‪‬وسوف نتطرق في هذا االمقررإلى توضيح هذه‬
‫العوامل وأهميتها بالنسبة لنمو األجنة وتميز خاليا‬
‫المختلفة‪ ،‬وعالقة ذلك بعملية التجدد الخلوي أو‬
‫األطراف في بعض األجنة والكائنات الحية بعملية‬
‫التمايز الخلوي ‪ .‬ثم بعد ذلك سوف نتطرق لتأثير‬
‫العوامل المختلفة ودور الهرمونات والبيئة على نمو‬
‫وتحديد جنس األجنة ‪،‬والتشوهات الخلقية لألجنة‪.‬‬
‫ثم ننتقل من األجنة التجريبي األساسي إلى الحديث‬
‫عن التطبيقات العملية لألجنة التجريبي من زراعة‬
‫الخاليا الجنينية والتلقيح العذري والتلقيح‬
‫اإلصطناعي واإلخصاب الخارجي ودوره في إنتاج‬
‫طفل األنبوب وإنتاج التوائم ودمج األجنة‬
‫واألستنساخ و الحقن المجهري والخاليا الجذعية‬
‫ودورها في التقنية الحيوية وتقنية حفظ األجنة‬
‫بالتجميد وبنوك األجنة‪.‬‬