Los pollos ( Gallus gallus domesticus ) y sus huevos se han utilizado ampliamente como modelos de investigación a lo largo de la historia de la biología. Hoy en día continúan sirviendo como un modelo importante para la biología humana normal, así como para los procesos patológicos de enfermedades.
Historia
Embriones de pollo como modelo de investigación
La fascinación humana por la gallina y su huevo está tan profundamente arraigada en la historia que es difícil decir exactamente cuándo comenzó la exploración aviar. Ya en 1400 a. C., los antiguos egipcios incubaron artificialmente huevos de gallina para propagar su suministro de alimentos. El desarrollo de la gallina en el huevo aparece por primera vez en la historia escrita después de llamar la atención del famoso filósofo griego Aristóteles , alrededor del 350 a. C. Cuando Aristóteles abrió los huevos de gallina en varios momentos de incubación, notó cómo el organismo cambiaba con el tiempo. A través de su escritura de Historia Animalium , presentó algunos de los primeros estudios de embriología basados en sus observaciones de la gallina en el huevo.
Aristóteles reconoció similitudes significativas entre el desarrollo humano y el del pollo. A partir de sus estudios del polluelo en desarrollo, pudo descifrar correctamente el papel de la placenta y el cordón umbilical en el ser humano.
La investigación de los pollitos del siglo XVI modernizó significativamente las ideas sobre la fisiología humana. Los científicos europeos, incluidos Ulisse Aldrovandi , Volcher Cotier y William Harvey , utilizaron al polluelo para demostrar la diferenciación de tejidos , refutando la creencia generalizada de la época de que los organismos están "preformados" en su versión adulta y solo crecen durante el desarrollo. Se reconocieron áreas de tejido distintas que crecieron y dieron lugar a estructuras específicas, incluido el blastodermo u origen del pollito. Harvey también observó de cerca el desarrollo del corazón y la sangre y fue el primero en notar el flujo direccional de sangre entre las venas y las arterias. El tamaño relativamente grande del polluelo como organismo modelo permitió a los científicos durante este tiempo realizar estas importantes observaciones sin la ayuda de un microscopio.
La expansión del uso del microscopio junto con una nueva técnica a fines del siglo XVIII dio a conocer al pollito en desarrollo para un examen de cerca. Al hacer un agujero en la cáscara del huevo y cubrirlo con otro trozo de cáscara, los científicos pudieron mirar directamente al huevo mientras continuaba desarrollándose sin deshidratación. Pronto los estudios del polluelo en desarrollo identificaron las tres capas germinales embrionarias : ectodermo , mesodermo y endodermo , dando lugar al campo de la embriología .
La respuesta del huésped frente al injerto se describió por primera vez en el embrión de pollo. James Murphy (biólogo) (1914) descubrió que los tejidos de rata que no podían crecer en pollos adultos sobrevivían en el polluelo en desarrollo. En un animal inmunocompetente , como el pollo maduro, las células inmunes del huésped atacan el tejido extraño. Dado que el sistema inmunológico del polluelo no es funcional hasta aproximadamente el día 14 de incubación, puede crecer tejido extraño. Finalmente, Murphy demostró que la aceptación de los injertos de tejido era específica del huésped en animales inmunológicamente competentes. [1] [2]
Cultivar el virus alguna vez fue técnicamente difícil. En 1931, Ernest Goodpasture y Alice Miles Woodruff desarrollaron una nueva técnica que utilizaba huevos de gallina para propagar el virus de la viruela. [3] Sobre la base de su éxito, el polluelo se utilizó para aislar el virus de las paperas para el desarrollo de vacunas y todavía se utiliza para cultivar algunos virus y parásitos en la actualidad.
La capacidad de los nervios embrionarios de pollo para infiltrarse en un tumor de ratón sugirió a Rita Levi-Montalcini que el tumor debe producir un factor de crecimiento difusible (1952). Ella identificó el factor de crecimiento nervioso (NGF) que condujo al descubrimiento de una gran familia de factores de crecimiento que son reguladores clave durante el desarrollo normal y los procesos patológicos, incluido el cáncer. [4]
Pollo adulto como modelo de investigación
El pollo adulto también ha hecho contribuciones significativas al avance de la ciencia. Al inocular pollos con la bacteria del cólera (Pasteurella multocida) de un cultivo demasiado grande y, por lo tanto, atenuado, Louis Pasteur produjo la primera vacuna atenuada derivada de laboratorio (década de 1860). Los grandes avances en inmunología y oncología continuaron caracterizando el siglo XX, por lo que estamos en deuda con el modelo del pollo.
Peyton Rous (1879-1970) ganó el premio Nobel por descubrir que la infección viral del pollo podía inducir sarcoma (Rous, 1911). Steve Martin siguió con este trabajo e identificó un componente de un retrovirus de pollo, Src, que se convirtió en el primer oncogén conocido. J. Michael Bishop y Harold Varmus con sus colegas (1976) extendieron estos hallazgos a los humanos, mostrando que los oncogenes que causan cáncer en mamíferos son inducidos por mutaciones en protooncogenes. [5] [6]
Los descubrimientos en el pollo finalmente dividieron la respuesta inmune adaptativa en respuestas de anticuerpos (células B) y mediadas por células (células T). Los pollos a los que les faltaba la bolsa , un órgano con una función desconocida en ese momento, no podían ser inducidos a producir anticuerpos. A través de estos experimentos, Bruce Glick dedujo correctamente que bursa era responsable de fabricar las células que producían anticuerpos. [7] Las células de Bursa se denominaron células B para Bursa para diferenciarlas de las células T derivadas del timo.
Cáncer
El embrión de pollo es un modelo único que supera muchas limitaciones para estudiar la biología del cáncer in vivo. La membrana corioalantoidea (CAM), un tejido extraembrionario bien vascularizado situado debajo de la cáscara de huevo, tiene una historia de éxito como una plataforma biológica para el análisis molecular de cáncer, incluyendo la oncogénesis viral , [8] la carcinogénesis , [9] tumor xenoinjertos , [ 1] [10] [11] [12] [13] angiogénesis tumoral , [14] y metástasis del cáncer . [15] [16] [17] [18] Dado que el embrión de pollo es naturalmente inmunodeficiente, la CAM apoya fácilmente el injerto de tejidos tanto normales como tumorales. [18] La CAM aviar apoya con éxito la mayoría de las características de las células cancerosas, incluido el crecimiento, la invasión, la angiogénesis y la remodelación del microambiente.
Genética
El genoma de Gallus gallus fue secuenciado por secuenciación de escopeta Sanger [19] y mapeado con un extenso mapeo físico basado en contig BAC. [20] Existen similitudes importantes y fundamentales entre los genomas humano y de pollo. Sin embargo, las diferencias entre los genomas humanos y de pollo ayudan a identificar elementos funcionales: los genes y sus elementos reguladores, que es más probable que se conserven a lo largo del tiempo. La publicación del genoma del pollo permite la expansión de técnicas transgénicas para avanzar en la investigación dentro del sistema del modelo de pollo. [ cita requerida ]
Referencias
- ↑ a b Murphy, JB (1914). "Factores de resistencia al injerto de tejido heteroplástico: estudios de especificidad tisular Parte III" . Revista de Medicina Experimental . 19 (5): 513-522. doi : 10.1084 / jem.19.5.513 . PMC 2125188 . PMID 19867789 .
- ^ Murphy, JB (1914). "Estudios de especificidad de tejido Parte II: El destino final del tejido de mamífero implantado en el embrión de pollo" . Revista de Medicina Experimental . 19 (2): 181–186. doi : 10.1084 / jem.19.2.181 . PMC 2125151 . PMID 19867756 .
- ^ Woodruff, AM; Goodpasture, EW (1931). "La susceptibilidad de la membrana corioalantoidea de embriones de pollo a la infección por el virus de la viruela aviar" . Revista Estadounidense de Patología . 7 (3): 209-222. PMC 2062632 . PMID 19969963 .
- ^ Levi-Montalcini, R. (1952). "Efectos del trasplante de tumores de ratón sobre el sistema nervioso". Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 55 (2): 330–344. Código bibliográfico : 1952NYASA..55..330L . doi : 10.1111 / j.1749-6632.1952.tb26548.x . PMID 12977049 . S2CID 28931992 .
- ^ Stehelin, D .; Guntaka, RV; Varmus, HE; Bishop, JM (1976). "Purificación de ADN complementario a las secuencias de nucleótidos necesarias para la transformación neoplásica de fibroblastos por virus del sarcoma aviar". Revista de Biología Molecular . 101 (3): 349–365. doi : 10.1016 / 0022-2836 (76) 90152-2 . PMID 176368 .
- ^ Stehelin, D .; Varmus, HE; Bishop, JM; Vogt, PK (1976). "El ADN relacionado con los genes transformantes de los virus del sarcoma aviar está presente en el ADN aviar normal". Naturaleza . 260 (5547): 170-173. Código Bibliográfico : 1976Natur.260..170S . doi : 10.1038 / 260170a0 . PMID 176594 . S2CID 4178400 .
- ^ Glick, B .; Chang, TS; Jaap, RG (1956). "La bolsa de Fabricius y la producción de anticuerpos" . Ciencia avícola . 35 : 224–225. doi : 10.3382 / ps.0350224 .
- ^ Rous, P. (1911). "Un sarcoma de las aves de corral transmisible por un agente separable de las células tumorales" (PDF) . Revista de Medicina Experimental . 13 (4): 397–411. doi : 10.1084 / jem.13.4.397 . PMC 2124874 . PMID 19867421 .
- ^ Bader, AG; Kang, S .; Vogt, PK (2006). "Las mutaciones específicas de cáncer en PIK3CA son oncogénicas in vivo" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 103 (5): 1475–1479. Código Bibliográfico : 2006PNAS..103.1475B . doi : 10.1073 / pnas.0510857103 . PMC 1360603 . PMID 16432179 .
- ^ Dagg, CP; Karnofsky, DA; Toolan, HW; Roddy, J. (1954). "Paso en serie de tumores humanos en embriones de pollo: inhibición del crecimiento por mostaza nitrogenada". Actas de la Sociedad de Biología y Medicina Experimentales . Sociedad de Biología y Medicina Experimentales. 87 (1): 223–227. doi : 10.3181 / 00379727-87-21341 . PMID 13224733 . S2CID 42888074 .
- ^ Easty, GC; Easty, DM; Tchao, R. (1969). "El crecimiento de células tumorales heterólogas en embriones de pollo". Revista europea del cáncer . 5 (3): 287–295. doi : 10.1016 / 0014-2964 (69) 90079-6 . PMID 5786070 .
- ^ Nicolson, GL, Brunson, KW y Fidler, IJ (1978) 'Especificidad de detención, supervivencia y crecimiento de líneas celulares variantes metastásicas seleccionadas', Cancer Res 38 (11 Pt 2) 4105-11.
- ^ Ossowski, L .; Reich, E. (1983). "Cambios en el fenotipo maligno de un carcinoma humano condicionado por el entorno de crecimiento" . Celular . 33 (2): 323–333. doi : 10.1016 / 0092-8674 (83) 90414-2 . PMID 6407756 .
- ^ Eliceiri, BP; Klemke, R .; Stromblad, S .; Cheresh, DA (1998). "Requisito de integrina αvβ3 para la actividad de proteína quinasa activada por mitógenos sostenida durante la angiogénesis" . Revista de biología celular . 140 (5): 1255-1263. doi : 10.1083 / jcb.140.5.1255 . PMC 2132684 . PMID 9490736 .
- ^ Chambers, AF; MacDonald, IC; Schmidt, EE; Morris, VL; Novio, AC (1998). "Evaluación preclínica de estrategias terapéuticas contra el cáncer mediante videomicroscopía in vivo". La metástasis del cáncer Rev . 17 (3): 263–9. doi : 10.1023 / A: 1006136428254 . PMID 10352879 . S2CID 24565818 .
- ^ Gordon, JR; Quigley, JP (1986). "Metástasis espontánea temprana en el modelo de embrión de pollo / carcinoma epidermoide humano HEp3: contribución de la colonización incidental". Int J Cancer . 38 (3): 437–44. doi : 10.1002 / ijc.2910380321 . PMID 3744594 . S2CID 35981930 .
- ^ Chambers, AF; MacDonald, IC; Schmidt, EE; Morris, VL; Novio, AC (1998). "Evaluación preclínica de estrategias terapéuticas contra el cáncer mediante videomicroscopía in vivo". Revisión de metástasis de cáncer . 17 (3): 263–269. doi : 10.1023 / A: 1006136428254 . S2CID 24565818 .
- ^ a b Zijlstra, A .; Mellor, R .; Panzarella, G .; Aimes, RT; Hooper, JD; Marchenko, ND; Quigley, JP (2002). "Un análisis cuantitativo de los pasos que limitan la velocidad en la cascada metastásica utilizando la reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real específica para humanos" . Investigación del cáncer . 62 (23): 7083–7092. PMID 12460930 .
- ^ Hillier, LaDeana W .; Miller, Webb; Birney, Ewan; et al. (2004). "La secuencia y el análisis comparativo del genoma del pollo proporcionan perspectivas únicas sobre la evolución de los vertebrados" (PDF) . Naturaleza . 432 (7018): 695–716. Código Bibliográfico : 2004Natur.432..695C . doi : 10.1038 / nature03154 . PMID 15592404 . S2CID 4405203 .
- ^ Wong, GK; et al. (2004). "Un mapa de variación genética de pollo con 2,8 millones de polimorfismos de un solo nucleótido" . Naturaleza . 432 (7018): 717–722. Código Bibliográfico : 2004Natur.432..717B . doi : 10.1038 / nature03156 . PMC 2263125 . PMID 15592405 .