采用旋转式瓶培养系统的啮齿类动物全胚胎培养方法
2010年8月28日
全胚胎培养技术可使我们对小鼠和大鼠胚胎进行体外培养 离体 在对应于妊娠中期阶段的有限时期内进行培养。在本视频方案中，我们展示了采用旋转瓶式培养系统进行大鼠E12.5之后的全胚胎培养的标准操作流程。
在发育生物学中，有多种动物被用于实验。早在20世纪50年代，夏威夷农业技术中就已建立并发展了胚胎旋转培养技术，早于现代基因操作技术的建立。由于胚胎可被操作且可通过显微镜观察，因此直接对活体胚胎进行基因注射或转染可靶向特定组织区域，使得整体胚胎培养成为一种非常有用的工具。
当我们希望研究小鼠胚胎在植入后发育阶段的动态发育过程时，小鼠胚胎的生长严重依赖于功能性的滋养层，这限制了体外培养的时间。通常情况下，大鼠胚胎可在胚胎第8.5至14.5天（E8.5–E14.5）期间进行培养，而小鼠胚胎则可在胚胎第6.5至12.5天（E6.5–E12.5）期间进行培养。
在实验室中，我们采用旋转培养系统来培养大鼠和小鼠胚胎。该培养系统在大鼠和小鼠胚胎的中晚期妊娠阶段（即大鼠E11.5之后和小鼠E9.5之后）的培养中最为常用且适用。
在本视频中，我们希望介绍使用 E 12.5 RU 胚胎进行饥饿培养的标准方案。在此条件下，胚胎可培养两天，足以用于检测多种有效操作对禾本科农业的影响。成功的关键步骤有两个。
首先，解剖操作应准确，避免损伤胚胎，尤其是血管。其次，操作应尽可能迅速，对于较晚期的胚胎尤其如此。
例如，对于 E 10.5 天的小鼠胚胎，应在 30 分钟内进行转移。我们对六例突变型小鼠胚胎应用了整体胚胎培养技术。例如，我们通过用染料标记少量细胞，或将在野生型与突变型遗传背景的胚胎之间移植细胞，来分析突变体中神经嵴细胞的迁移模式。
此外，我们已建立了一种通过电穿孔（即利用电击）将基因导入培养的小鼠和红细胞胚胎的方法。我们可将外源基因、显性负性形式基因以及siRNA简单地导入发育中脑区的特定区域。因此，我们能够通过基因功能缺失和功能获得实验，便捷地分析基因功能。
我们还利用器官培养或切片培养，研究经GFP或RFP标记的细胞的行为，也可结合农业应用开展相关研究。因此，您可以将Lio培养与其他技术结合，进行多种多样的实验。
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概述
本视频方案演示了使用旋转瓶培养系统对 E12.5 之后大鼠胚胎进行全胚胎培养的技术。该方法可在关键的妊娠中期阶段实现胚胎的离体培养。
关键研究组成部分
科学领域
- 发育生物学
- 胚胎学
- 离体培养技术
背景
- 全胚胎培养技术自20世纪50年代以来已建立。
- 该技术可用于胚胎操作，以进行遗传学研究。
- 胚胎可在特定发育时期进行体外培养。
- 生长依赖于胚胎的功能性存在。
研究目的
- 研究胚胎着床后的动态发育过程。
- 提供一种标准化的全胚胎培养操作流程。
- 促进发育生物学领域的研究。
使用方法
- 全胚胎培养技术
- 旋转式瓶培养系统
- 大鼠胚胎的离体培养条件
- 从胚胎第8.5天至第14.5天的培养周期
主要结果
- 成功培养大鼠胚胎至E12.5以后。
- 展示胚胎操作的标准实验流程。
- 深入了解胚胎关键生长期的发育特征。
- 建立适用于未来研究的可靠实验方法。
结论
- 全胚胎培养技术是发育生物学中一种重要的研究工具。
- 该技术可在受控条件下研究胚胎发育过程。
- 标准化的方法有助于提高研究的可重复性。
常见问题
行业重要性概述
旋转式全胚胎培养（WEC）系统可在啮齿类动物妊娠中期关键阶段直接进行胚胎操作与观察，有助于在早期发现阶段降低机制性风险。该体外培养平台支持精确的基因和细胞干预，可在体内研究之前实现功能靶点验证和信号通路解析。其良好的可重复性和适应性使其成为发育与疾病建模中转化研究及项目筛选的重要工具。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 可在哺乳动物胚胎中实现直接的基因或细胞操作，用于功能靶点的验证。
- 通过在受控的体外系统中开展功能缺失和功能获得研究，支持作用机制的去风险化分析。
- 有助于在关键发育转折点阐明信号通路并进行假设验证。
- 为评估候选干预措施对胚胎发育的影响提供了研究平台。
筛选与检测方法开发
- 为下游表型筛选或机制分析制备经过验证且可操作的胚胎系统。
- 实现对基因或化学干预后发育结果的可重复、定量评估。
- 支持不同基因型或干预措施间比较研究的分析标准化与可扩展性。
- 可在生理相关背景下对化合物或基因功能进行可靠评估。
转化与临床前研究
- 与建模先天性疾病的发育阶段或基因功能相关的疾病发展阶段相一致。
- 通过在完整胚胎中进行机制性研究，实现从发现到临床前验证的连续性。
- 通过在研发早期明确发育相关风险，支持基于风险评估的推进决策。
- 在可控且可操控的系统中促进生物标志物的发现与验证。
流程与工作流整合
旋转式WEC系统通过实现对胚胎发育的假设驱动型操控和定量分析，架起了早期发现与临床前研究之间的桥梁。该系统位于体外实验与体内模型之间，为机制研究和靶点风险评估提供了独特的平台。
- 发现生物学：通过直接的遗传或细胞干预，支持假设验证和通路阐明。
- 筛选：提供即用型、可重复的胚胎系统，用于定量的表型检测。
- 分析：可测量发育、迁移或分子层面的结果，用于比较分析。
- 转化研究：将早期的机制性发现与临床前疾病建模及生物标志物验证相连接。
- 企业级复用：提供标准化且可灵活调整的平台，可在多个发现项目中重复使用。
运营与企业影响
- 科学价值：提高靶点验证中的预测可信度，降低机制上的模糊性。
- 操作价值：为发育研究提供标准化、可重复且可扩展的离体工作流程。
- 战略价值：通过早期明确生物学风险，优化“推进/终止”决策并提升资本使用效率。
- 组合影响：实现基于风险调整的发现阶段资产优先排序与推进。
实施注意事项
- 需要具备胚胎学、显微解剖以及离体操作技术方面的专业知识。
- 需要专用的旋转式瓶培养设备及显微镜基础设施。
- 要求跨团队严格标准化，以确保可重复性和数据可比性。
- 针对不同啮齿类品系或发育阶段可能需要进行适应性调整。
- 由于胚胎对胎盘功能的依赖性，培养时间受限，从而限制了分析的时间窗口。
生物制药常见问题
Chapters in this video
0:00
The Method of Rodent Whole Embryo Culture Using the Rotator-type Culture System
2:06
Setting up Whole Embryo Culture System
3:53
Removal of Embryos from the Uterus
2:52
Preparation of Culture Medium
4:52
Dissection of Rat Embryos
7:27
Results and Discussion
0:07
Introduction
