Das Herz bildet sich früh während der Embryogenese, um Nährstoffe in den gesamten Embryo zu pumpen, während er sich weiter entwickelt1. Bei Mausembryonen sammelt sich eineinhalb Tage nach Beginn der Gastrulation ein rudimentäres Herzorgan am vorderen Pol 2,3. Im Early Streak (ES)-Stadium dringen kardiale Vorläuferzellen im Epiblasten durch den primitiven Streifen in die entstehende mesodermale Schicht 4,5,6 ein und beginnen zum vorderen Pol zu wandern, wo sie sich differenzieren, um den primitiven Herzschlauch zu bilden. Während dieses Prozesses durchlaufen frühe Herzvorläuferzellen zusätzlich zur Migration Zellumlagerungen, Formtransformationen und Differenzierung7 (Abbildung 1).
Frühe kardiale Vorläuferzellen haben Forscher seit fast einem Jahrhundert aufgrund ihrer bemerkenswerten Fähigkeit, ein funktionelles Organ gleichzeitig zu differenzieren und aufzubauen, angezogen. In den letzten zwei Jahrzehnten haben klonale Analysen und bedingte Knockout-Modelle gezeigt, dass die frühe Herzentwicklung unterschiedliche Zellquellen in einen hochdynamischen Prozess einbezieht 8,9,10. Die 3D-Struktur des primitiven Herzschlauchs und die dynamische Natur seiner Morphogenese machen es jedoch schwierig, ihn zu untersuchen (Abbildung 1), und wir sind weit davon entfernt, seine volle Komplexität zu verstehen11.
Um diese dynamischen zellulären Prozesse zu untersuchen, bieten Live-Imaging-Verfahren jetzt eine noch nie dagewesene Detailgenauigkeit 7,12,13,14. Im Mausmodell waren Live-Ansätze der Schlüssel zur Befragung von Entwicklungsthemen, die durch statische Analyse schwer zu beantworten sind 7,13,15. Während langfristige Ex-vivo-Kulturen und robuste Mikroskopaufbauten schnell voranschreiten16,17, verfügen nur wenige Forscher über das Fachwissen, um lebende Embryonen erfolgreich abzubilden. Obwohl papierbasierte Veröffentlichungen genügend technische Details enthalten, um Live-Bildgebungsexperimente zu reproduzieren, sind einige Fähigkeiten und Tricks ohne visuelle Beispiele oder Peer-to-Peer-Unterstützung schwer zu verstehen. Um diesen Lernprozess zu beschleunigen und den Einsatz von Live-Bildgebung in Laboratorien zu verbreiten, haben wir ein Videoprotokoll (Abbildung 2) zusammengestellt, das die notwendigen Fähigkeiten für die Durchführung von Live-Bildgebung an gastulierenden Mausembryonen sammelt.

Abbildung 1: Frühe Differenzierung kardialer Vorläuferzellen im Mausembryo vom Beginn der Gastrulation bis zum Stadium vor der primitiven Herzschlauchbildung. Herzvorläuferzellen dringen kurz nach Beginn der Gastrulation in das Mesoderm ein und wandern auf die gegenüberliegende Seite des Embryos. Das morphologische und das embryonale Tagesstadium (E) werden oben auf den Diagrammen geschrieben. Gestrichelte Pfeile zeigen die Migrationsbahn primitiver Herzröhrenvorläufer während der Gastrulation. Diese Zahl wurde von11 angepasst. Abkürzungen: ES = Early Streak; MS = Mittlerer Streifen; EHF = Frühe Kopffalte. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 2: Workflow-Diagramm für die Live-Bildgebung von frühen Herzvorläufern. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.