布拉德利·戴维森
副教授，系主任
发育生物学
联系
课程
杂志1细胞与分子生物学
团队教导。本课程介绍生命系统的研究，通过细胞生物学、生物化学、遗传学、微生物学、神经生物学和发育生物学的例子加以说明。
杂志24:发育生物学
在这门课程中，我们将探索单细胞(受精卵)发育成复杂生物体的过程。学生将对活胚胎进行详细观察，并在每周的实验室课程中进行独立的实验分析。
杂志125年:发育生物学前沿
通过对初级文献和独立实验研究的讨论，学生将调查目前我们对动物发育的理解存在的差距。潜在的主题包括:胚胎发育和进化之间的相互作用;基因调节网络如何产生复杂的细胞识别模式;以及细胞利用动态内部结构解释环境的能力。
杂志128年:演化与发展
在这门课程中，我们将探讨胚胎发育的改变如何促进进化。我们将讨论一系列的例子，从寒武纪大爆发时期的身体结构多样化，到更近的人类和其他灵长类动物的多样化。通过接触初级文献，学生将了解到比较基因组学、基因调节网络的实验分析和细胞过程的深入解剖如何揭示新特征的进化习得背后的离散遗传、分子和细胞变化。
研究
胚胎细胞和心脏形成之间的信号传递
在一系列分期的Ciona胚胎中标记有RFP(红色荧光蛋白)的心脏创始人谱系
每年大约有4万名儿童出生时患有心脏缺陷。为了治疗这些疾病，我们必须全面了解心脏的形成，包括心脏细胞在早期胚胎中所采取的最初步骤。我们在模型生物中研究了这个问题Ciona intestinalis．Ciona胚胎在细胞和基因上都非常简单，但它们与脊椎动物密切相关，使用许多与人类胚胎相同的心脏基因。这种简单性使我们能够观察单个心脏细胞的确切行为，并研究心脏基因如何影响这些行为。我们的目标是把我们学到的东西用在Ciona指导其他模式生物如青蛙、鸡和小鼠的心脏研究，最终提供诊断和治疗人类心脏缺陷所需的框架。
主要研究方向:
在脊椎动物胚胎中，细胞首先是通过邻近细胞(包括成纤维细胞生长因子)的一系列复杂信号指示形成心脏的。这些信号之间复杂的相互作用使得梳理出个别因素的具体贡献变得困难。这些途径的冗余加剧了这一问题。例如，有四种脊椎动物FGF受体，有许多亚型和大约20种不同的FGF配体。此外，每一个因素都协调发展的多个方面;影响细胞行为和调节基因表达。在脊椎动物胚胎的密集结构中，破译信号因子如何指导离散细胞行为是一项挑战。为了避开这些挑战，我们开始了海鞘心脏发育的研究，Ciona intestinalis．
在这些胚胎中，潜在的心脏细胞被绿色荧光蛋白标记，FGF信号使其中两个细胞形成心脏(并表达一个红色荧光报告基因)
Ciona是脊索动物，因此也是我们门的一员。这种密切的进化关系使Ciona在基因上比其他无脊椎动物模型生物更接近人类。的一院制Ciona心脏的形成过程与脊椎动物的心脏管相似，但在高度简化的胚胎中(见上面的横幅图像)。Ciona许多关键的发育基因只有一个副本，后来在脊椎动物中复制，允许严格评估基因功能。此外，低细胞数量允许前所未有的可视化细胞形态和迁移。尽管如此简单，早期脊椎动物心脏发育的基本程序是保守的Ciona．
目前，我们的研究重点是揭示FGF在心脏早期发育中的精确功能。我们已经证明了FGF信号可以导致一组由4个起始细胞组成的细胞发生不对称分裂。这一分裂的较小的子细胞通过激活心脏基因来响应持续的FGF信号，并向未来心脏形成的位置迁移，而较大的子细胞形成尾肌。
通过转基因操作，我们可以破坏这四种细胞中的FGF信号，阻止心脏发育。相反，我们可以激活下游因子，使整个细胞群迁移，形成额外的心脏组织(上图)。我们也能够隔离Ciona心脏细胞，并检查谱系特异性基因表达。这种分析使用微阵列来探测所有预测的编码区域Ciona基因组。通过这些技术，我们已经确定了大量由FGF上调的心脏基因。未来的研究将专注于确定这些FGF靶基因在心脏发育中的作用，以及确定FGF和下游因子协调心脏基因表达的精确转录机制。
我们也有兴趣了解创始人细胞对FGF信号的不同反应。为什么小的子细胞有反应而大的子细胞没有反应?我们最新的研究结果表明，这种不同的反应是由邻近表皮(皮肤)细胞的显著入侵所决定的。我们目前正在研究这种侵入性行为是如何促进FGF信号和心脏基因激活的。这种新发现的“侵袭性信号”机制对脊椎动物心脏发育具有有趣的意义，也可能与癌细胞转移有关。
实验室里的人
汉娜古纳 博士后研究助理 |
CJ皮克特 博士后研究助理 |
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