Kyckling som biologisk forskningsmodell - Chicken as biological research model
Kycklingar ( Gallus gallus domesticus ) och deras ägg har använts i stor utsträckning som forskningsmodeller genom biologiens historia. Idag fortsätter de att fungera som en viktig modell för normal mänsklig biologi såväl som för patologiska sjukdomsprocesser.
Historia
Kycklingembryon som en forskningsmodell
Människans fascination för kycklingen och dess ägg är så djupt rotad i historien att det är svårt att säga exakt när fågelutforskning började. Redan 1400 f.Kr. inkuberade forntida egyptier kycklingägg på konstgjord väg för att föröka sin matförsörjning. Den utvecklande kycklingen i ägget uppträder först i skriven historia efter att ha uppmärksammats av den berömda grekiske filosofen, Aristoteles , omkring 350 f.Kr. När Aristoteles öppnade kycklingägg vid olika inkubationstider noterade han hur organismen förändrades över tiden. Genom sitt skrivande av Historia Animalium introducerade han några av de tidigaste studierna av embryologi baserat på hans observationer av kycklingen i ägget.
Aristoteles kände igen betydande likheter mellan mänsklig utveckling och kycklingutveckling. Från sina studier av den utvecklande kycklingen kunde han korrekt dechiffrera placentans och navelsträngens roll hos människan.
Fågelundersökningar från 1500 -talet moderniserade betydligt idéer om mänsklig fysiologi. Europeiska forskare, däribland Ulisse Aldrovandi , Volcher Cotier och William Harvey , använde ungen för att visa vävnadsdifferentiering , vilket motbevisade den utbredda tron att organismer "förformas" i sin vuxna version och bara växer sig större under utvecklingen. Tydliga vävnadsområden kände igen som växte och gav upphov till specifika strukturer, inklusive blastoderm eller kycklingursprung. Harvey tittade också noga på utvecklingen av hjärtat och blodet och var den första som noterade det riktade blodflödet mellan vener och artärer. Kycklingens relativt stora storlek som modellorganism tillät forskare under denna tid att göra dessa betydande observationer utan hjälp av ett mikroskop.
Expanderande användning av mikroskopet i kombination med en ny teknik i slutet av 1700-talet avslöjade den utvecklande ungen för närbildsundersökning. Genom att skära ett hål i äggskalet och täcka det med ett annat skal, kunde forskare titta direkt in i ägget medan det fortsatte att utvecklas utan uttorkning. Snart identifierade studier av den utvecklande kycklingen de tre embryonala groddskikten : ektoderm , mesoderm och endoderm , vilket gav upphov till området embryologi .
Värd kontra transplantatrespons beskrevs först i kycklingembryot. James Murphy (biolog) (1914) fann att råttvävnader som inte kunde växa hos vuxna kycklingar överlevde i den utvecklande kycklingen. I ett immunkompetent djur, liksom den mogna kycklingen, attackerar värdens immunceller den främmande vävnaden. Eftersom kycklingens immunsystem inte fungerar förrän cirka dag 14 i inkubationen kan främmande vävnad växa. Så småningom visade Murphy att acceptansen av vävnadstransplantationer var värdsspecifik för immunologiskt kompetenta djur.
Att odla virus var en gång tekniskt svårt. År 1931 utvecklade Ernest Goodpasture och Alice Miles Woodruff en ny teknik som använde kycklingägg för att sprida ett poxvirus. Utifrån sin framgång användes kycklingen för att isolera påssjuka -viruset för vaccinutveckling och det används fortfarande för att odla vissa virus och parasiter idag.
Möjligheten hos kyckling embryonala nerver att infiltrera en mus tumör föreslog Rita Levi-Montalcini att tumören måste producera en diffunderbar tillväxtfaktor (1952). Hon identifierade Nerve Growth Factor (NGF) som ledde till upptäckten av en stor familj av tillväxtfaktorer som är nyckelregulatorer under normal utveckling och sjukdomsprocesser inklusive cancer.
Vuxen kyckling som en forskningsmodell
Den vuxna kycklingen har också gjort betydande bidrag till vetenskapens framsteg. Genom att inokulera kycklingar med kolerabakterier (Pasteurella multocida) från en övervuxen och därmed försvagad kultur producerade Louis Pasteur det första lab-härledda försvagade vaccinet (1860-talet). Stora framsteg inom immunologi och onkologi fortsatte att prägla 1900 -talet, för vilket vi stod i skuld till kycklingmodellen.
Peyton Rous (1879-1970) vann Nobelpriset för att upptäcka att virusinfektion av kyckling kan framkalla sarkom (Rous, 1911). Steve Martin följde upp detta arbete och identifierade en komponent i ett kycklingretrovirus, Src, som blev den första kända onkogenen. J. Michael Bishop och Harold Varmus med sina kollegor (1976) utvidgade dessa fynd till människor, vilket visar att cancerframkallande onkogener hos däggdjur induceras av mutationer till proto-onkogener.
Upptäckter i kycklingen delade slutligen upp det adaptiva immunsvaret i antikropps (B-cell) och cellmedierad (T-cell) respons. Kycklingar som saknade sin bursa , ett organ med en okänd funktion vid den tiden, kunde inte induceras att göra antikroppar. Genom dessa experiment, Bruce Glick , korrekt slutsatsen att bursa var ansvarig för att göra cellerna som producerade antikroppar. Bursa-celler benämndes B-celler för Bursa för att skilja dem från tymus-härledda T-celler.
Cancer
Kycklingembryot är en unik modell som övervinner många begränsningar för att studera cancerens biologi in vivo. Den korioallantoinmembranet (CAM), en väl vaskulariserad extra-embryonal vävnad som finns under äggskal, har en framgångsrik historia som en biologisk plattform för molekylär analys av cancer inklusive viral onkogenes , karcinogenes , tumör xenografting , tumörangiogenes , och cancer metastas . Eftersom kycklingembryot är naturligt immunbrist, stöder CAM lätt inmatning av både normala och tumörvävnader. Den fågel -CAM stöder framgångsrikt de flesta cancercellsegenskaper inklusive tillväxt, invasion, angiogenes och ombyggnad av mikromiljön.
Genetik
De Gallus gallus genomet sekvenserades genom Sanger shotgun-sekvensering och kartläggas med omfattande BAC contig baserade fysisk kartläggning. Det finns betydande, grundläggande likheter mellan människans och kycklinggenomen. Skillnader mellan mänskliga och kycklinggenomer hjälper dock till att identifiera funktionella element: generna och deras reglerande element, som sannolikt kommer att bevaras genom tiden. Publicering av kycklinggenomet möjliggör expansion av transgena tekniker för att främja forskning inom kycklingmodellsystemet.