Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur Isolierung und Kultivierung von metanephrischen Rudimente aus Mäuseembryonen.
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Methodenartikel
Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur Isolierung und Kultivierung von metanephrischen Rudimente aus Mäuseembryonen.
Das Ziel dieses Protokolls ist es, eine Methode für die Sektion, Isolierung und Kultur der Maus metanephrischen Rudimente zu beschreiben.
Während der Säugetier-Nieren-Entwicklung, die beiden Vorläufer-Gewebe, die ureterische Knospe und das metanephrische Mesenchym, kommunizieren und wechselseitig zelluläre Mechanismen induzieren, um schließlich das Sammelsystem und die Nephrone der Niere zu bilden. Da Säugetier-Embryonen intrauterin wachsen und daher für den Beobachter unzugänglich sind, wurde eine Orgelkultur entwickelt. Mit dieser Methode ist es möglich, epithelial-mesenchymale Wechselwirkungen und zelluläres Verhalten während der Nierenorganogenese zu untersuchen. Darüber hinaus kann der Ursprung von angeborenen Nieren- und Urogenitaltrakt-Fehlbildungen untersucht werden. Nach sorgfältiger Dissektion werden die metanephrischen Rudimente auf einen Filter übertragen, der auf Kulturmedium schwimmt und in einem Zellkulturinkubator für mehrere Tage gehalten werden kann. Allerdings muss man sich bewusst sein, dass die Bedingungen sindKünstlich und könnte den Stoffwechsel im Gewebe beeinflussen. Auch konnte das Eindringen von Testsubstanzen aufgrund der extrazellulären Matrix und der im Explantat vorhandenen Basalmembran begrenzt werden.
Ein wesentlicher Vorteil der Orgelkultur ist, dass der Experimentator direkten Zugang zum Orgel haben kann. Diese Technologie ist billig, einfach und erlaubt eine Vielzahl von Modifikationen, wie die Zugabe von biologisch aktiven Substanzen, die Untersuchung von genetischen Varianten und die Anwendung fortschrittlicher bildgebender Verfahren.
Die Säugetierniere stammt von zwei primordialen Strukturen mesodermalen Ursprungs ab: der röhrenförmigen epithelialen Harnleiterknospe und dem metanephrischen Mesenchym. Während der Nephrogenese dringt die Harnleiterknospe in das metanephrische Mesenchym ein und verzweigt sich, um das Sammelsystem zu bilden. Aus dem metanephrischen Mesenchym entstehen die epithelialen Elemente der Nephrone. Diese Prozesse laufen zeitlich und räumlich abgestimmt ab und werden durch reziproke induktive Mechanismen in Gang gesetzt. Beide Gewebekomponenten kommunizieren und beeinflussen die Zellmorphogenese des jeweils anderen.
In den 1920er Jahren war es Boyden, der die in vivo Obstruktion des Ductus mesonephricus bei Hühnern durchführte und damit den ersten Hinweis auf induktive Wechselwirkungen lieferte, da getrennte nephrische Blasteme nicht differenzieren konnten1. Etwa zur gleichen Zeit wurden die ersten erfolgreichen Versuche veröffentlicht, nephrische Rudimente von Hühnern in einem hängenden Tropfen zu kultivieren. Anschließend wurde die Organkultur entwickelt, um Gewebeinteraktionen bei der Organogenese von Säugetieren zu untersuchen. In den 1950er Jahren entwickelte Grobstein eine Technik, mit der metanephrische Rudimente auf einem Filter kultiviert werden konnten. Diese Technik wurde von Saxén modifiziert, indem er den Filter auf einem Trowell-artigen Sieb in einer Kulturschale platzierte1. Im Laufe der Jahre sind viele Modifikationen und Anwendungen für die Organkultur entstanden. Die hier beschriebene Methode basiert auf der Saxén-Technik, ist aber vereinfacht, da die Filter frei auf dem Medium schwimmen und der Durchmesser der Kulturvertiefung den Durchmesser des Filters nur geringfügig übersteigt, wodurch unerwünschte Bewegungen des Filters begrenzt werden.
Ganzorgankultur ist ein klassisches, billiges und einfaches, aber leistungsfähiges Werkzeug, um zelluläre Prozesse und interzelluläre Kommunikation während der Organogenese zu untersuchen. Die Organkultur ermöglicht die Behandlung mit biologischen Wirkstoffen wie Wachstumsfaktoren, Antikörpern, Antisense-Oligonukleotiden, Viren und Peptiden sowie mit pharmazeutischen Verbindungen und anderen Chemikalien. Die Genfunktion kann auch unter Verwendung von Explantaten untersucht werden, die von genetisch veränderten Mäusen stammen, oder unter Verwendung einer induzierbaren Geninaktivierungstechnologie, wie z. B. dem Cre-loxP-System. Dies ermöglicht die Untersuchung genetischer Mutationen, die vor der Entwicklung der Niere eine embryonale Letalität verursachen. Organkulturen können auch mit Fluoreszenzmarkierungen für die Rückverfolgung von Genfunktionen oder Abstammungslinien und modernen bildgebenden Verfahren kombiniert werden, die eine Echtzeitüberwachung des Zellverhaltens ermöglichen2.
In dem hier bereitgestellten speziellen Beispiel wurde die Wirkung des EphrinB2-aktivierten Eph-Rezeptor-Signalwegs auf die Verzweigungsmorphologie der Harnleiterknospe untersucht. Die Morphologie der EphA4/EphB2-Doppel-Knockout-Mäuse deutete auf mehrere schwere Defekte in der Nierenentwicklung hin, die bereits am embryonalen Tag 11 (E11) nachweisbar waren und die Harnleiterknospe, den Harnleiter und den Ductus nephricus communis betrafen3. Die Signalübertragung über Eph-Rezeptoren erfordert die Clusterbildung des Liganden-Rezeptors dimer4. Um den Eph-Signalweg zu überaktivieren, wurden die Nierenrudimente von E11.5-Mausembryonen in Gegenwart von geclustertem rekombinantem EphrinB2-Fc kultiviert. EphrinB2 ist ein bekannter Ligand für den EphA4-Rezeptor, der in den Harnleiterknospen tips3 exprimiert wird.
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Die Mäuse wurden nach den schwedischen Vorschriften und den Rechtsvorschriften der Europäischen Union (2010/63 / EU) aufrechterhalten. Alle Verfahren wurden nach den Richtlinien des schwedischen Ethikausschusses durchgeführt (Genehmigungen C79 / 9, C248 / 11 und C135 / 14). Die Verfahren an der Universität Heidelberg mit Tierfächern wurden vom Regierungspräsidium Karlsruhe und den Tierschutzbeauftragten an der Universität Heidelberg genehmigt.
1. Vorbereitung von Reagenzien und Materialien für Kultur
HINWEIS: Verwenden Sie eine laminare Strömungshaube, um die Kontamination zu minimieren.
2. Dissektion von metanephrischen Rudimente bei E11.5
3. Vorbereitung der Reagenzien zur Fixierung und Färbung
4. Fixierung und Färbung
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Metanephrische Nierenanlagen wurden von schwangeren Black-6-Inzuchtmäusen bei E11.5 abgeleitet und wurden kultiviert. Nach 3 Tagen hatte sich die Harnröhre bis zu 5 Mal verzweigt, was zu einer Verzweigung der anfänglich T-förmigen Harnröhre führte. Jedes Explantat wurde fotografiert, und die Anzahl der Segmente und Endpunkte wurde quantifiziert, um die Verzweigungsgenerationen zu bestimmen und die Anzahl der Endpunkte pro Zweig zu berechnen (Abbildung 1 ). Die Erzeugung ...
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Dieses Manuskript beschreibt eine Methode, um das sich entwickelnde metanephrische Anlagen aus dem Maus-Embryo zu isolieren und die Orgel-Rudimente zu kultivieren. Diese Methode ist eine Standardtechnik, wie sie von Grobstein 8 und Saxén 9 , 10 entwickelt wurde und von vielen anderen 11 , 12 angepasst und modifiziert wurde. Der Erfolg der Methode hängt hauptsächlich von der Dauer ...
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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Die Autoren danken Leif Oxburgh und Derek Adams für ihre Kenntnisse, Leif Oxburgh für die hilfreichen Kommentare zum Manuskript und Stefan Wölfl und Ulrike Müller für ihre technische Unterstützung und Saskia Schmitteckert, Julia Gobbert, Sascha Weyer und Viola Mayer für die Hilfe in der Labor. Diese Arbeit wurde von der Entwicklung, der Gesellschaft der Biologen (nach CP) unterstützt .
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| DMEM/F-12 | Thermo Fisher Scientific | 21331020 | |
| Penicillin-Streptomycin (10.000 U/ml) | Thermo Fisher Scientific | 15140148 | |
| GlutaMAX Supplement | Thermo Fisher | Scientific 35050061 | |
| Calcium, | Magnesium Thermo Fisher Scientific | 14040117 | Verwendung zur Dissektion |
| Holo-Transferrin human | Sigma-Aldrich | T0665 | |
| Insulin-Transferrin-Selen (ITS-G) (100x) | Thermo Fisher Scientific | 41400045 | |
| Paraformaldehyd | Sigma-Aldrich | 158127 | |
| Amphotericin B-Lösung | Sigma-Aldrich | A2942 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100 | |
| Natriumazid | Sigma-Aldrich | S8032 | |
| Thiomersal | Sigma-Aldrich | T5125 | |
| Propylgallat | Sigma-Aldrich | 2370 | |
| Mowiol 4-88 | Sigma-Aldrich | 81381 | |
| Glycerin | Sigma-Aldrich | G5516 | |
| Biotinyliertes Dolichorus biflorus Agglutinin | Vector Laboratories | B-1035 | |
| Alexa488 konjugiertes Streptavidin | Jackson Immuno Research | 016-540-084 | |
| Rekombinantes Maus-Ephrin-B2 Fc-Chimären-Protein, CF | R& D Systems | 496-EB | |
| Rekombinantes humanes IgG1 Fc, CF | R& D Systems | 110-HG-100 | |
| Ziege Anti-Human-IgG Fc Antikörper | R& T D Systems | G-102-C | |
| Phosphatgepufferte Kochsalztabletten | Sigma-Aldrich | P4417 | zur Fixierung und Immunfärbung |
| Dumont #5, biologie Spitzen, INOX, 11 cm | agnthos.se | 0208-5-PS | 2 Paar Pinzetten werden benötigt |
| Irisschere, gerade, 12 cm | agnthos.se | 03-320-120 | |
| Verbandzange, gerade, zart, 13 cm | agnthos.se | 08-032-130 | |
| Petrischalen Nunclo Delta behandelt | Thermo Fisher Scientific | 150679 | |
| TMTP01300 Isoporen-Membranfilter, Polycarbonat, hydrophil, 5.0 & Mikro; m, 13 mm, weiß, blank | MerckMillipore | TMTP01300 | |
| Nunclon Multidish 4 Vertiefungen, flacher Boden | Sigma-Aldrich | D6789-1CS | |
| Mikroskop-Deckglas 24 x 50 mm dick. Nr.1.5H 0.17+/-0.005 mm | nordicbiolabs | 107222 | |
| Deckgläser Nr.1.5, 18 mm x 18 mm | nordicbiolabs | 102032 | |
| Objektträger ~76 x 26 x 1, 1/2-w. geschliffen glatt | nordicbiolabs | 1030418 | |
| VWR Rasierklingen | VWR | 55411-055 | |
| 50 mL Zentrifugenröhrchen | Sigma-Aldrich | CLS430828 | |
| 15 mL Zentrifugenröhrchen | Sigma-Aldrich | CLS430055 | |
| Whatman vorgefaltetes qualitatives Filterpapier, Güteklasse 113V, kreppiertes | Sigma-Aldrich | WHA1213125 | |
| Festtisch-Forschungsmikroskop | Olympus | BX61WI | |
| Schwarz 6 Inzuchtmäuse, männlich, C57BL/6NTac | Taconic | B6-M | |
| Schwarz 6 Inzuchtmäuse, weiblich, C57BL/6NTac | Taconic | B6-F | |
| Greenough Stereomikroskop | Leica | Leica S6 E |
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