Mit dem hier gezeigten Verfahren wurden Mausembryonen aus der Gebärmutter seziert und extraembryonale Gewebe entfernt (Abbildung 1A–D). Embryonen wurden inszeniert (nur mit Embryonen bei 5–8.ss), Abbildung 1E,F). Die kraniale neurale Platte wurde dann seziert und das Neuroepithel isoliert. Mesodermale Zellen, die als lose, kreisförmige, mesenchymale Zellen identifiziert wurden, wurden sanft abgebürstet (Abbildung 1G-L). Die vordere Neuralplatte kann ganz explantiert werden, wobei das neurale Kammgewebe seitlich auftaucht und sich radial um das Explant ausdehnt, oder jeder neurale Plattenrand (rechts und links) kann separat explantiert werden. Dies ist besonders nützlich, wenn von genetischen Mutanten explantiert wird.
Innerhalb von 24 h kann eine Region des vorwandernden (epitheliale) kranialen Neuralkamms deutlich um das neurale Plattenexplant herum gesehen werden (Abbildung 2B). Darüber hinaus hat eine Subpopulation von neuralen Kammzellen epitheliale bis mesenchymale Übergänge durchlaufen und erscheinen vollständig mesenchymal (Abbildung 2). So haben wir mehrere konzentrische Ringe von verschiedenen Zellen, mit der neuralen Platte (NP) in der Mitte, dem vorwandernden neuralen Kamm (pNC) im Zwischenkreis und einer Population von wanderndem Neuralkamm (mNC) im Äußeren Ring (Abbildung 2B). Um NC-Zellen nachzuverfolgen, ist es möglich, genetisch veränderte Mausmodelle zu verwenden, wie wir in Abbildung 2Czeigen. In diesem Fall haben wir den neuralen Kamm spezifisch Wnt1::Cre; RosamTmG, was dazu führt, dass NC-Zellen grün markiert werden. Bei diesen Mäusen drücken Zellen Membrantomate (mT, in rot) aus, es sei denn, sie exprimieren Cre Recombinase. Rekombination führt zu Zellen, die membrangrünes fluoreszierendes Protein (GFP, in grün) exdrücken. Die roten Zellen, die in der Mitte des Explantationsmittels dargestellt werden, sind neurale Plattenzellen. Einige dorsale neurale Plattenzellen exprimieren auch GFP; für langfristige Kultur würden wir alle Zellen in der Mitte verbrauchen. Für unsere Zwecke reicht die Reinheit des Explants aus, um die verschiedenen neuralen Kammzellpopulationen zu verfolgen. Wo eine höhere Reinheit des Neuralkamms erforderlich ist, kann diese genetische Etikettierungsstrategie mit fluoreszierender aktivierter Zellsortierung (FACS) kombiniert werden, um die Reinheit der Population zu gewährleisten. Alternativ ist es möglich, die Expflanzen zu fixieren und die NC-Population mit Antikörperkennzeichnung zu identifizieren.
Es zeigte sich auch um 24 h, daß die charakteristischen konzentrischen Ringe von vorwandernden und vollständig wandernden NC-Zellen der Explantationskulturen weder durch Matrixwahl abhängig noch bestimmt waren (Abbildung 3). Explant-Kulturen, die sowohl auf einem ECM-basierten Hydrogel als auch fibronectin plattiert waren, bildeten vergleichbare Explantationsstrukturen, die die drei Zellpopulationen NP, pNC und mNC umfassten (Abbildung 3A,C). Die morphologie der neuralen Kammzellwartologie war auch vergleichbar zwischen denen, die auf dem ECM-basierten Hydrogel und Fibronectin plattiert waren (Abbildung 3B,D). Jedoch, Explanten auf Fibronectin plattiert produziert Zellen mit prominenter Lamellipodie an der Zellvorderkante, scheinbar mehr polarisiert in Richtung der Migration (Abbildung 3B,D).
Sobald eine Population von wandernden neuronalen Kammzellen offensichtlich ist, kann die Live-Zell-Bildgebung abgeschlossen werden. Die Zeitraffermikroskopie wird auf die 10-fache Vergrößerung (18 h, 1 Frame/5 min) für die nachfolgende Analyse der NC-Zellmigration eingestellt (Abbildung 4A). ImageJ Manual Tracking Plug-in generiert XY-Koordinaten einzelner Zellen über alle Frames der Zeitrafferfilme (Abbildung 4B). Diese Koordinaten können mit der Migrationssoftware verarbeitet werden. Diese Software ermöglicht die Visualisierung einzelner Zellspuren im Zeitverlauf (Abbildung 4B) und kann zur Quantifizierung der akkumulierten und euklidischen Entfernung sowie der Zellgeschwindigkeit verwendet werden.
Zeitraffer-Bildgebungsdaten liefern auch eine Fülle von Informationen über die Zellmorphologie während der Migration von kranialen neuronalen Kammzellen (Abbildung 4C). Durch die Umrissung einzelner Zellmembranen können Zellflächen- und Umfangsmessungen aus allen Frames der Filme berechnet werden (Abbildung 4C). Diese Messungen ermöglichen die anschließende Quantifizierung der Zellfläche und der Zirkularität (Abbildung 4D). Abbildung 4C zeigt eine Analyse der Zellformveränderungen über 18 h. Beachten Sie, dass zellenförmig, wenn sie vom Explant wegwandern, der Zellbereich signifikant zunimmt, während die Zellzirkularität relativ konstant bleibt (einwegige ANOVA, Tukeys Mehrfachvergleichstest) ( Abbildung 4E,F). Dies deutet darauf hin, dass Zellen, wenn sie von der Epithelkante abweichen und Zell-Zell-Kontakte verlieren, einen erhöhten Zellausbreitungsbereich aufweisen. Die Zellzirkularitätsmaße haben sich im Laufe der Zeit nicht wesentlich geändert; Kurzfristige Veränderungen der Zirkularität können jedoch auftreten, wenn eine erhöhte Anzahl von Zeitpunkten quantifiziert wird. Zellzirkularitätsmessungen können auch interessante Daten zur Zellformdynamik in Gegenwart eines chemotaktischen Hinweises oder unter eingeschränkten Bedingungen liefern.

Abbildung 1: Isolierung von kranialen Neuralkammexplanten von einem e8.5-Embryo.
Bilder sind Standbilder aus einem Video, das die Mikro-Sektionstechnik dokumentiert. (A–C) Zerlegung des Embryos aus der Gebärmutter. (B–C) Mit zwei scharfen Zangen, ziehen Sie vorsichtig die Muskelschicht auseinander. Panel (D) zeigt Embryo im viszeralen Dottersack (gelbe Linie). Extrahieren Sie den Embryo aus dem viszeralen Dottersack. (E) Seitliche Ansichten des Embryos im Stadium 8.5 lateral. (F) Dorsale Sicht auf den Embryo im Stadium 8.5. Zählung (ss) zur Bestimmung des Alters der Embryonen; in der Regel 5–8 ss (gelbe Kreise in F). (G) Genauer Blick auf die Schädelregion des Embryos. Extraembryonale Membranen aus dem Schädelbereich entfernen; Die sind mit einer gelben Linie markiert. (H) Unter dem ersten Astbogen (gelbe Linie) werden Die Abschnitte der vorderen neuralen Platte durchgeführt. (I) Seitliche Ansicht der vorderen neuralen Plattensektion. Neuralfalten, bei denen neurale Kammzellen entstehen, sind mit einer gelben Linie markiert. (J–L) Entfernen Sie mesodermales Gewebe (fluffy mesenchymale Zellen), das den vorderen neuronalen Falten zugrunde liegt, so weit wie möglich, bevor Sie NP auf zubereitete Kulturgerichte plattieren. Der Film wurde mit einem Stereomikroskop mit einer Breitfeld-Apochromatischen Linse mit 3,0-Fach-Zoom aufgenommen (siehe Tabelle der Materialien). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2: Murine Kranial neural kam Kamm Explant.
(A) Schematische Darstellung der dorsalen Ansicht eines e8.5-Mausembryons. Der Schädelbereich des Embryos wird an der gestrichelten Linie geschnitten. Die neurale Plattengrenze (rot hervorgehoben) ist vom umgebenden Mesodermgewebe isoliert und für 24 h kultiviert, damit der kraniale Neuralkamm auswandern kann. Schemaangepasst von22,23. (B) Links: Repräsentatives helles Feldbild eines kranialen Neuralkamms 24 Stunden nach der Beschichtung. Es werden drei Populationen von Zellen beobachtet, die auch auf der rechten Seite schematisiert sind. NP = neurale Platte, pNC = vorwandernder Neuronistenkamm und mNC = migory neural erdenk. Skalenbalken = 250 m. (C) Höhere Vergrößerungsbilder einer Explantation aus genetisch gekennzeichneter Maus (Wnt1::cre; RosamTmG). Zellen ohne Cre-Treiber drücken Membrantomate (mT) in Rot aus. Die Expression von Cre unter der Kontrolle eines neuronalen Kamms-spezifischen Wnt1-Promotors führt zur Exzision der mT-Kassette und zur Expression der Membran GFP (mG) in Grün. Nuclei sind mit Hoescht (blau) befleckt. Skala bar = 200 m. (D–D'') Höhere Vergrößerungsbilder von Zugzellen, die Membran GFP (D) exzessiieren. (D') DNA ist mit Hoescht (blau) gekennzeichnet. (D'') Zusammenführung von D und D'. Maßstabsleiste = 20 m. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3: Explanten, die auf verschiedenen Substraten kultiviert werden.
(A–B) Phasenkontrastbilder von Explants, die auf kommerziellem ECM-Hydrogel kultiviert werden. (C–D) Explantationen, die auf 1 g/ml Fibronectin kultiviert werden. Neuralplatten (NP), Vorwander- (pNC) und migory (mNC) neurale Kammzellen können durch ihre unterschiedlichen Zellmorphologien unterschieden werden. Skalenbalken = 100 m. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 4: Quantifizierung der kranialen neuralen Kammzellmigration und Zellformdynamik.
(A) Phasenkontrastrahmen aus der Zeitraffer-Bildgebung von Explant-Kulturen, die mit einzelnen neuronalen Kammzellspuren überlagert sind, mit dem ImageJ/Fiji Manual Cell Tracking-Plug-in. Zehn repräsentative mNC-Zellen wurden manuell über 18 h (217 Frames) und die XY- Koordinaten exportiert wurden. Daten werden als Überlagerungspunkt und Liniendiagramme dargestellt. Die Zellen wurden auf 1 g/ml Fibronectin plattiert. Skalenbalken = 200 m. (B) Repräsentatives Trajektodatendiagramm von 10 mNC-Zellen, das mit Migrationssoftware erzeugt wird. (C) Phasenkontrastrahmen aus der Zeitrafferanalyse von Explantkulturen. Gestrichelte Linien umreißen 8 repräsentative wandernde neurale Kammzellen, die für die Zellformdynamik analysiert wurden, wenn sie auf 1 g/ml Fibronectin plattiert werden. Skalenbalken = 200 m. (D) Schematische Darstellung der Berechnungen zur Quantifizierung der Zellfläche und der Zirkularität. Die Zellmorphologie des Schaltplans ist die der Zelle, die blau (C)hervorgehoben ist. Apx = Pixelbereich, Npx = Pixelzahl, A = Fläche, P = Umfang (1 Pixel = 1,60772 ' m2). (E–F) Quantifizierung der Zellfläche und Zellzirkularität misst im Laufe der Zeit. Die Daten stellen den Mittelwert von SEM dar. Jeder Punkt stellt eine Zelle (n = 60) dar, die aus 3 unabhängigen Experimenten entnommen und bei 0 h, 6 h, 12 h und 18 h analysiert wird (ns nicht signifikant, * p<0.05, **** p < 0.0001 one-way ANOVA, Tukeys Mehrfachvergleichstest). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.