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方法文章

追踪早期鸡胚中的形态发生组织形变

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DOI:

10.3791/3129

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2011年10月17日

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本文内容

摘要

本文介绍了早期鸡胚的表面标记及ex ovo组织培养技术。文中展示了适用于延时明场、荧光和光学相干断层扫描成像的技术方法。通过高时空分辨率追踪表面标记,能够在二维和三维条件下计算形态发生应变(形变)等运动学参数。

摘要

胚胎上皮会经历复杂的形变(例如弯曲、扭转、折叠和拉伸),以形成早期胚胎的原始器官。在这些细胞层表面追踪标记点是估算形态发生量(如生长、收缩和剪切)的成熟方法。然而,并非所有表面标记技术都易于适配常规成像方式,且各自具有不同的优势与局限性。本文中,我们描述了两种标记方法,并展示了每种技术的应用价值。第一种方法利用磁性铁颗粒,同时在胚胎上施加数百个荧光标记,进而用于量化形态发生过程中的二维组织形变。第二种方法则使用聚苯乙烯微球作为非侵入性光学相干断层扫描(OCT)成像中的对比剂,以追踪三维组织形变。这些技术已在本实验室成功应用于研究早期头褶、心脏和大脑发育的物理机制,且应可广泛适用于多种形态发生过程。

方案

1. 一般实验准备

  1. 在超净工作台中配制组织培养用培养基。
    1. 稀释杜氏改良伊格尔培养基(DMEM)(1 L 瓶装,含 4.5 g/L 葡萄糖、碳酸氢钠和 L-谷氨酰胺),加入 10 mL 青霉素/链霉素/新霉素抗生素。
    2. 用无菌移液管移除 100 mL DMEM,并加入 100 mL 鸡血清替代。
    3. 将含 10% 鸡血清和 1% 抗生素的 DMEM 分装至无菌的 15 mL 锥形离心管中,冷冻保存。
  2. 配制含钙和镁的磷酸盐缓冲液(PBS)。将 100 mL 10× PBS、900 mL 去离子水以及 1 mL 浓缩钙镁溶液(100 mg/mL CaCl2•2H2O,100 mg/mL MgCl2•6H2O)混合均匀。
  3. 将鸡蛋以纵向方向置于培养箱中孵育至所需发育阶段,依据 Hamburger 和 Hamilton1 分期标准(例如,HH 5 期约为孵育 23–25 小时,HH 11–12 期约为 42–48 小时)。
  4. 采用滤纸载体法从鸡蛋中取出胚胎。
    1. 将鸡蛋底部轻敲于直径 150 mm 的培养皿边缘,掰开蛋壳底部,将内容物倒入培养皿中。
    2. 使用钝头镊子去除蛋中较厚且黏稠的蛋清部分。
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讨论

两种组织标记技术被用于 体外孵化 早期鸡胚的培养。第一种方法利用磁性铁颗粒递送荧光脂溶性染料,可同时标记数百个细胞。然而,该方法目前与光学相干断层扫描(OCT)不兼容,因为荧光染料在OCT中通常与周围组织的对比度较低10因此,我们展示了一种使用聚苯乙烯微球标记组织以进行活体 OCT 时间序列分析的替代技术。该技术可生成三维数据集,但必须注意避免微球从组织上脱落。在适当的实验条件下采用这两种方法中的任何一种,均可实现可靠的组织标记。 体外孵化 早期胚胎发育。这两种方法均使用易于获取且相对低成本的材料(如铁粉、聚苯乙烯微球),可在形态发生过程中实现组织形变的定量分析。在这两种情况下,组织标记物均可被简便且可重复地应用于胚胎组织,且无需特殊设备,从而使该实验技术易于被领域内的新手所掌握。对所得数据进行可视化与分析(例如通过计算形态发生应变图)将有助于揭示您的模型系统中形态发生的力学机制。6, 7, 9, 11, 12.

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披露

未声明任何利益冲突。

致谢

本工作获得了美国国立卫生研究院(NIH)R01 GM075200 和 R01 HL083393(LAT)基金的支持。我们感谢美国国立卫生研究院 T90 DA022871 项目以及 Mallinckrodt 放射学研究所为 BAF 提供的博士后资助,以及美国心脏协会 09PRE2060795 项目为 VDV 提供的资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
DMEM — 高糖Sigma-AldrichD5796
青霉素/链霉素/新霉素Sigma-AldrichP4083
鸡血清Invitrogen16110-082
Dulbecco’s 磷酸盐缓冲液Sigma-AldrichD140810X
Whatman #2 滤纸Whatman, GE Healthcare1002 090直径 90mm
玻璃微量移液管World Precision Instruments, Inc.TW150-6内径 1.5mm
DiIInvitrogenD-282
低铁Mallinckrodt Baker Inc.5320
10 μm 直径微球(黑色)Polysciences, Inc.24294
Delta T 培养皿(用于延时培养)Bioptechs04200415B厚度 0.17mm,黑色
Delta T4 培养皿控制器Bioptechs0420-4-03
Mini-Pump 可调流速装置Fisher Scientific

参考文献

  1. Hamburger, V., Hamilton, H. L. A series of normal stages in the development of the chick embryo. Journal of Morphology. 88, 49-92 (1951).
  2. Canfield, J. G. Dry beveling micropipettes using a computer hard drive. J. Neurosci. Methods. 158, 19-21 (2006).

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