نحن نقدم بروتوكولا لعزل وثقافة الخلايا الميكنشية الجنينية الأولية للفأرة للتصوير الفاصل الزمني للنمو ثنائي الأبعاد (ثنائي الأبعاد) ويقيس إصلاح الجروح. كما نقدم منهجية تحليل بيانات التصوير الفاصل الزمني لتحديد تكوين تيار الخلية والحركة الاتجاهية.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
نحن نقدم بروتوكولا لعزل وثقافة الخلايا الميكنشية الجنينية الأولية للفأرة للتصوير الفاصل الزمني للنمو ثنائي الأبعاد (ثنائي الأبعاد) ويقيس إصلاح الجروح. كما نقدم منهجية تحليل بيانات التصوير الفاصل الزمني لتحديد تكوين تيار الخلية والحركة الاتجاهية.
تطوير الحنك هو عملية ديناميكية ، والتي تنطوي على النمو الرأسي للرفوف الفخمة الثنائية بجوار اللسان تليها الارتفاع والانصهار فوق اللسان. تؤدي العيوب في هذه العملية إلى الحنك المشقوق ، وهو عيب خلقي شائع. وقد أظهرت الدراسات الحديثة أن ارتفاع الجرف الفخم ينطوي على عملية إعادة عرض تحول اتجاه الرف من عمودي إلى أفقي. كان من الصعب دراسة دور الخلايا المتوسطة الجرف الحنكي في هذا إعادة عرض ديناميكية. وقد استخدم مؤخرا التحليل الكمي القائم على الفاصل الزمني للتصوير لإظهار أن خلايا الفأرة الجنينية الأولية يمكن أن تنظم نفسها بنفسها في حركة جماعية. يمكن للتحليلات الكمية تحديد الاختلافات في خلايا MEPM المتحولة من نموذج الماوس مع عيوب ارتفاع الحنك. تصف هذه الورقة أساليب عزل واستزراع خلايا MEPM من الأجنة E13.5 على وجه التحديد للتصوير بفارق زمني وتحديد السمات الخلوية المختلفة للحركة الجماعية ، بما في ذلك تدابير تكوين التيار ، ومحاذاة الشكل ، واستمرار الاتجاه. فإنه يفترض أن خلايا MEPM يمكن أن تكون بمثابة نموذج وكيل لدراسة دور mesenchyme الجرف الحنكي خلال عملية ديناميكية من الارتفاع. وستسمح هذه الأساليب الكمية للمحققين في مجال القحف الوجهي بتقييم ومقارنة سمات الحركة الجماعية في الخلايا المسيطرة والمتحولة، مما سيزيد من فهم إعادة عرض الميكنشيمال أثناء ارتفاع الجرف الحنكي. وعلاوة على ذلك، توفر خلايا MEPM نموذج خلايا حساسة نادرة للتحقيق في حركة الخلايا الجماعية بشكل عام.
وقد درس تطوير الحنك على نطاق واسع كما عيوب في palatogenesis يؤدي إلى شق الحنك - عيب خلقي شائع يحدث في حالات معزولة أو كجزء من مئات المتلازمات1،2. تطور الحنك الجنيني هو عملية ديناميكية تنطوي على حركة وانصهار الأنسجة الجنينية. ويمكن تقسيم هذه العملية إلى أربع خطوات رئيسية: 1) التعريفي من الرفوف الفخمة, 2) النمو الرأسي للرفوف فخمة بجانب اللسان, 3) ارتفاع الرفوف الفخمة فوق اللسان, و 4) الانصهار من الرفوف الفخمة في خط الوسط1,3,4. على مدى العقود القليلة الماضية، تم تحديد العديد من المسوخ الماوس التي تظهر الحنك المشقوق5،6،7،8. وقد أشار توصيف هذه النماذج إلى وجود عيوب في خطوات التعريفي والانتشار والانصهار على الرف الفخم؛ ومع ذلك، كانت عيوب ارتفاع الجرف الحنكي نادرة. وبالتالي ، فإن فهم ديناميات ارتفاع الجرف الفخم هو مجال مثير للاهتمام من البحث.
تحليل دقيق لبعض المسوخ الماوس مع عيوب ارتفاع الجرف الحنكي أدى إلى النموذج الحالي تبين أن المنطقة الأمامية جدا من الرف الفخم يبدو أن الوجه، في حين أن حركة عمودية إلى أفقية أو "إعادة عرض" من الرفوف الفخمة يحدث في المناطق الوسطى إلى الخلفية من الحنك1،3،4، 9،10،11. ظهارة حافة وسيطة من الرف الفخم من المرجح أن يبدأ الإشارات المطلوبة لإعادة عرض هذا، الذي هو ثم مدفوعة mesenchyme الجرف الفخم. في الآونة الأخيرة, وقد حددت العديد من الباحثين تأخير ارتفاع الجرف الفخم في نماذج الماوس التي أظهرت الالتصاقات الشفوية العابرة التي تنطوي على رفوففخمة 12,13. ينطوي إعادة عرض mesenchymal على إعادة تنظيم الخلايا لخلق انتفاخ في الاتجاه الأفقي ، مع التراجع في نفس الوقت عن الرف الحنكي في الاتجاه الرأسي9و10و14. من بين العديد من الآليات المقترحة للتأثير على ارتفاع الجرف الحنكي وإعادة عرض mesenchymal الكامنة هي انتشار الخلايا15،16،17، التدرجات الكيميائية18، ومكونات مصفوفة خارج الخلية19،20. نشأ سؤال مهم: هل تأخر ارتفاع الرف الحنكي الملاحظ في الفئران الناقصة Specc1l -يرجع جزئيا أيضا إلى عيب في إعادة عرض الرف الحنكي ، ويمكن أن يظهر هذا العيب في إعادة العرض في عيب جوهري في سلوك خلايا MEPM الأولية21؟
وقد استخدمت الخلايا MEPM الأولية في مجال القحف الوجهي لكثير من الدراسات التي تنطوي على التعبير الجيني22،23،24،25،26،27،28،29، وعدد قليل منها التي تنطوي على انتشار30،31 والهجرة25،31،32 ، ولكن لا شيء لتحليل سلوك الخلية الجماعية. تم إجراء التصوير الفاصل الزمني لخلايا MEPM في الثقافة ثنائية الأبعاد و مقايسات إصلاح الجروح لإظهار أن خلايا MEPM أظهرت حركة اتجاهية وشكلت تيارات الخلايا المعتمدة على الكثافة - سمات الحركة الجماعية21. وعلاوة على ذلك، شكلت الخلايا المتحولة Specc1l تيارات خلايا أضيق وأظهرت مسارات هجرة الخلايا متغيرة للغاية. ويعتبر هذا النقص في حركية منسقة للمساهمة في تأخير ارتفاع الحنك في الأجنة متحولة Specc1l 13,21. وهكذا، فإن هذه المقايسات البسيطة نسبيا باستخدام خلايا MEPM الأولية قد تكون بمثابة وكيل لدراسة إعادة عرض mesenchymal أثناء ارتفاع الجرف الحنكي. تصف هذه الورقة عزلة وثقافة خلايا MEPM الأولية ، وكذلك التصوير والتحليل الفاصل الزمني ، للمقاايسات 2D وإصلاح الجروح.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
أجريت جميع التجارب التي شملت الحيوانات ببروتوكول وافقت عليه اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها في كومك، وفقا للمبادئ التوجيهية واللوائح الخاصة بها (رقم البروتوكول: 2018-2447).
1. حصاد E13.5 الأجنة
2. تشريح رفوف فخمة من الأجنة (الشكل 1)
ملاحظة: تعقيم أدوات تشريح الفولاذ المقاوم للصدأ (انظر جدول المواد)بعد معالجة كل جنين عن طريق وضع الأدوات أولا في كوب من الكحول الإيثيلي 100٪ (EtOH)، ثم في جهاز تعقيم الأدوات عند 350 درجة مئوية لمدة 10 ثوان، ومن ثم تبريدها في كوب ثان من 100٪ EtOH.
3. ثقافة خلايا MEPM
ملاحظة: في ظل الظروف الموضحة هنا، لا تنجو الخلايا الظهارية الحنكية من المقطع الأول، مما يؤدي إلى ثقافة الخلايا الميكنشيمالية الحنكية النقية. استخدام تقنية معقمة لتنفيذ جميع الخطوات في غطاء محرك السيارة زراعة الأنسجة.
4. التبريد من خلايا MEPM
5. التصوير الحي للخلايا MEPM -- 2D الهجرة الجماعية المقايسة (الشكل 2)
6. التصوير الحي للخلايا MEPM في فحص إصلاح الجرح (الشكل 3)
7. التحليل الحسابي لتسلسلات الصور الفاصلة زمنيا
ملاحظة: تنفيذ الإجراءات التالية على جهاز كمبيوتر مجهزة أدوات حسابية قياسية، مثل مترجم بيثون، مترجم C، و shell (راجع جدول المواد).


الشكل 4:تحليل مسارات الخلايا الفردية. (أ) يتم عرض صور دقيقة الفاصل الزمني على النقيض من المرحلة إلى ( B، C) إجراء تتبع يدوي ، والذي يميز الخلايا (النقاط الخضراء). (د)يتم تخزين مواقع الخلية (س، ص) لكل خلية تتميز برمزها ولكل إطار f. (E) يمكن تراكب المسارات على الصور الدقيقة وترمز إلى اللون للإشارة إلى المعلومات الزمنية. وكمثال على ذلك، في كل مسار، تشير لوحة الألوان من الأزرق إلى الأحمر إلى شرائح المسار اللاحقة تدريجيا، مع وضع علامة حمراء وزرقاء على مواقع الخلايا الأولية والأخيرة على التوالي. (F)يمكن استخراج الخصائص الإحصائية المختلفة للمسارات، مثل متوسط الإزاحة المربعة، واستخدامها لتوصيف حركة مجموعات الخلايا المختلفة، والتي تشمل في هذا المثال النوع البري (wt، الأزرق)، والضربات القاضية (kd، الأحمر) خلايا MEPM. تمثل أشرطة المقياس 100 ميكرومتر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
,
,
بالنسبة لكل خلية ط والوقت نقطة ر37. تميز الثقافات حسب متوسط عدد السكان لهذه التدابير خلية واحدة، وتقييمها في نقطة زمنية مناسبة ر.
أسية ، حيث a و x0 و U0 هي المعلمات المناسبة. من بين المعلمات الثلاثة المناسبة، ركز على x0، طول الارتباط (الشكل 5I، J)، وهي المسافة المميزة التي تختفي فيها الارتباطات بين السرعة والسرعة المحلية.
الشكل 5: يتم استخدامتوصيف تشكيل تيار من الخلايا المستزرعة. (A, D) المرحلة النقيض من الوقت الفاصل الصور من الشكل 4A لتحديد حركات الخلية. لكل خلية متحركة، تم محاذاة إطار مرجعي (أزرق) وصناديق مكانية (بيضاء) لتصنيف الخلايا المجاورة على أنها في الأمام أو الخلف أو اليسار أو اليمين. (B, E) سرعة الخلايا المجاورة (ناقلات سوداء) كانت مرتبطة بنفس الإطار المرجعي(C, F). تم تكرار هذا الإجراء لكل خلية ونقطة زمنية. (G)بعد تجميع هذه المعلومات المحلية، كل سلة سوف تحتوي على ناقلات سرعة متعددة (رمادي)، والتي يمكن أن تكون متوسطة لتحديد متوسط سرعة الحركة المشتركة (أسهم أرجواني) في مواقع مختلفة بالنسبة لخلية متوسطة الحركة. (H)وخريطة السرعة المتوسطة وبالتالي يميز سرعات الخلية النموذجية في مواقع مختلفة بالنسبة لخلية متحركة. (I,J) وأخيرا، تم أخذ عينات من هذا الحقل على طول المحور الأمامي الخلفي (الموازي) وكذلك على طول المحور الأيسر واليميني (المتعامد). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويتضح تشريح الرفوف الفخمة في الشكل 1. تم تصميم تسلسل الشقوق لتقليل انزلاق الأنسجة. بعد إزالة الرأس (الشكل 1A، B)، تتم إزالة الفك السفلي ( الشكل1B، C). شق الجزء العلوي من الرأس (الشكل 1C, D) يتم لتحقيق الاستقرار في الأنسجة عند وضعها رأسا على عقب ( الشكل1E) لتصور (الشكل 1E, خطوط منقط
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ارتفاع الجرف بالاتال يشكل الرأسي إلى الأفقي إعادة عرض الحدث1،3،4،9،11. ومن المسلم به أن هذه العملية إعادة عرض يتطلب الخلايا المتوسطة الجرف الحنكي أن تتصرف بشكل تنسيقي. تظهر التحليلات مع خلايا MEPM البرية أن سلوك الخلية هذا جوهري ويمكن أن يكون كمي21. وهكذا، يمكن استخدام هذه المقايسات للكشف عن عيوب ارتفاع الجرف الفخم الأولية في نماذج الما...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
وقد دعم هذا المشروع جزئيا المنح المقدمة من المعاهد الوطنية للصحة DE026172 (I.S.)، وGM102801 (A.C). كما تم دعم I.S. جزئيا من منحة مركز التميز البحثي الطبي الحيوي (المعهد الوطني للعلوم الطبية العامة P20 GM104936)، ومنحة امتياز أبحاث البحوث الطبية الحيوية من كانساس IDeA (المعهد الوطني للعلوم الطبية العامة P20 GM103418)، ومنحة مركز كانساس لأبحاث الإعاقات الذهنية والتنموية (KIDDRC) (U54 يونيس كينيدي شرايفر المعهد الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية، HD090216).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| دورق ، 250 مل (x2) | فيشر ساينتفيك | FB-100-250 | |
| CO2< / sub> | ماثيسون غاز | UN1013 | |
| أنابيب مخروطية ، 15 مل (x1) | التحليل | ||
| Debian | لصور الفاصل الزمني | ||
| L-Glutamine و Sodium Pyruvate | Cytiva Life Sciences | SH30243.01 | |
| EtOH ، 100٪ | Decon Laboratories | 2701 | |
| EVOS FL Auto | ThermoFisher | Scientific AMAFD1000 | |
| EVOS حاضنة على خشبة المسرح | ThermoFisher Scientific | AMC1000 | |
| EVOS حامل وعاء على خشبة المسرح ، لوحات متعددة الآبار | ThermoFisher Scientific | AMEPVH028 | |
| مصل الأبقار الجنيني | Corning | 35-010-CV | |
| نقطة دقيقة # 5 ملقط من الفولاذ المقاوم للصدأ (x2) | أدوات العلوم الدقيقة | 11295-10 | تشريح |
| معقم حمام حبة | أدوات العلوم الدقيقة | 18000-45 | |
| أنابيب الطرد الدقيقة ، 1.5 مل | Avant | 2925 | |
| مقص دقيق من الفولاذ المقاوم للصدأ ، مستقيم | Roboz | RS-5910 | تشريح |
| NucBlue (Hoechst) مجسات جاهزة مباشرة | ThermoFisher Scientific | R37605 | |
| محلول بنسلين ستربتومايسين ، 100x | Corning | 30-002-CI | |
| إدراج سيليكون ، 2 بئر | Ibidi | 80209 | |
| صغيرة مثقبة من الفولاذ المقاوم للصدأ | أدوات العلوم الدقيقة | MC17C | |
| زنبرك تشريح مقص ، 4 مم | أدوات العلوم الدقيقة | 15018-10 | |
| معقمة 10 سم مقاس (صفائح) | كورنينج | 430293 | |
| لوح (لواحات) معقمة 12 بئر | PR1MA | 667512 | |
| معقمة 6 آبار ماصة | |||
| ThermoFisher Scientific | 202-1S | ||
| التربسين ، 0.25٪ | ThermoFisher Scientific | 25200056 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن