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Artículo de método

Métodos In Ovo y Ex Ovo para estudiar el desarrollo del oído interno aviar

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DOI:

10.3791/64172

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16 de junio de 2022

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* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

El pollito es un organismo modelo rentable, accesible y ampliamente disponible para una variedad de estudios. Aquí, se detalla una serie de protocolos para comprender los mecanismos moleculares que subyacen al desarrollo y la regeneración del oído interno aviar.

Resumen

El oído interno percibe el sonido y mantiene el equilibrio utilizando la cóclea y el vestíbulo. Lo hace mediante el uso de un tipo de célula mecanosensorial dedicada conocida como la célula ciliada. La investigación básica en el oído interno ha llevado a una comprensión profunda de cómo funciona la célula ciliada y cómo la desregulación puede conducir a la pérdida de audición y vértigo. Para esta investigación, el ratón ha sido el sistema modelo preeminente. Sin embargo, los ratones, como todos los mamíferos, han perdido la capacidad de reemplazar las células ciliadas. Por lo tanto, al tratar de comprender las terapias celulares para restaurar la función del oído interno, los estudios complementarios en otras especies de vertebrados podrían proporcionar más información. El epitelio auditivo de las aves, la papila basilar (PA), es una lámina de epitelio compuesta de células ciliadas mecanosensoriales (HC) intercaladas por células de soporte (SC). Aunque la arquitectura anatómica de la papila basilar y la cóclea de mamíferos difieren, los mecanismos moleculares del desarrollo del oído interno y la audición son similares. Esto hace que la papila basilar sea un sistema útil no solo para estudios comparativos sino también para comprender la regeneración. Aquí, describimos técnicas de disección y manipulación para el oído interno del pollo. La técnica muestra métodos genéticos y de inhibición de moléculas pequeñas, que ofrecen una potente herramienta para estudiar los mecanismos moleculares del desarrollo del oído interno. En este artículo, discutimos técnicas de electroporación in ovo para perturbar genéticamente la papila basilar utilizando deleciones CRIPSR-Cas9, seguidas de la disección de la papila basilar. También demostramos el cultivo de órganos de PA y el uso óptimo de matrices de cultivo, para observar el desarrollo del epitelio y las células ciliadas.

Introducción

El oído interno de todos los vertebrados se deriva de un epitelio simple conocido como el placode ótico 1,2. Esto dará lugar a todos los elementos estructurales y los tipos de células necesarios para transducir la información mecanosensorial asociada con la audición y la percepción del equilibrio. Las células ciliadas (HC), el sensor ciliado del oído interno, están rodeadas por células de soporte (SC). Los HC transmiten información al cerebro posterior auditivo a través de las neuronas del octavo nervio craneal. Estos también se generan a partir del placa ótica3. La transducción primari....

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Protocolo

Los protocolos relacionados con la obtención, el cultivo y el uso de huevos de gallina fertilizados y embriones no eclosionados fueron aprobados por el Comité Institucional de Ética Animal del Centro Nacional de Ciencias Biológicas, Bangalore, Karnataka.

1. Electroporación in ovo de precursores auditivos de pollitos

  1. Diseño y clonación de sgRNA para la eliminación del gen CRISPR/Cas9
    1. Para crear knockouts genéticos, diseñe ARN guía para interrumpir las regiones de exón del gen, preferiblemente más cerca del extremo 5' de la región codificante.
    2. Seleccione los posibles ARN guía utilizando un....

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Resultados

En la configuración de electroporación, el posicionamiento del electrodo puede desempeñar un papel en el dominio de la transfección. El electrodo positivo se coloca debajo de la yema, y el negativo sobre el embrión (Figura 1A). Esto da como resultado una mayor expresión de GFP en gran parte del oído interno y ambos órganos vestibulares (Figura 1B) y papila basilar auditiva (Figura 1C, D), lo que confirma la transfec.......

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Discusión

El pollito es una adición rentable y conveniente a los organismos modelo que un laboratorio puede usar para investigar el oído interno. Los métodos descritos aquí se utilizan rutinariamente en nuestro laboratorio y complementan la investigación en curso en el oído interno de los mamíferos. La electroporación in ovo se utiliza para introducir manipulaciones genéticas en el genoma del pollo. La electroporación también puede ser utilizada para introducir constructos que codifican proteínas fluorescentes dirigidas a.......

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Divulgaciones

Los autores no tienen intereses contrapuestos que revelar.

Agradecimientos

Agradecemos el apoyo de NCBS, TIFR, Infosys-TIFR Leading Edge Research Grant, DST-SERB y el Royal National Institute for the Deaf. Nos gustaría agradecer a la Organización Central de Desarrollo Avícola y al Instituto de Capacitación, Hesaraghatta, Bangalore. Estamos agradecidos con el apoyo de laboratorio y las instalaciones de CIFF y EM en NCBS. Agradecemos a Yoshiko Takahashi y Koichi Kawakami por las construcciones Tol2-eGFP y T2TP, y a Guy Richardson por HCA y el anticuerpo G19 Pcdh15. Agradecemos a los miembros de Earlab por su apoyo constante y valiosos comentarios sobre el protocolo.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Alexa Fluor 488 FaloidinaThermo Fisher ScientificA12379
Alexa Fluor 647 FaloidinaThermo Fisher ScientificA22287
Alt-R S.p. HiFi Cas9 Nucleasa V3Tecnologías de ADN integradas1081061Proteína Cas9 de alta fidelidad
Anticuerpo anti-GFPAbcamab290Conejo policlonal a GFP
Suero bovino AlbúminaSigma-AldrichA9647
Cloruro de calcio dihidratadoThermo Fisher ScientificQ12135
Colágeno I, cola de rataThermo Fisher ScientificA1048301
Secador de puntos críticos Leica EM CPD300Leica
CUY-21 ElectroporadorNepageno
Dimetilsulfóxido (DMSO)Sigma-AldrichD8418
DM5000B Microscopio de campo amplioLeica
DMEM, alto contenido de glucosa, suplemento GlutaMAX, piruvatoThermo Fisher Scientific10569010
Pinzas Dumont #5 Herramientasde ciencia fina11251-20
Dumont #55 PinzasHerramientas de ciencia fina11255-20
Fast Green FCFSigma-AldrichF7252
FluoroshieldSigma-AldrichF6182
FLUOVIEW 3000 Microscopio de barrido láserOlympus
Glutaraldehído (25 %)Sigma-Aldrich340855
Cabra anti-ratón IgG Secundario Anticuerpo, Alexa Fluor 488Thermo Fisher ScientificA-11001
Cabra anti-ratón IgG Secundaria Anticuerpo, Alexa Fluor 594Thermo Fisher ScientificA-11032
Cabra anti-Conejo IgG Anticuerpo secundario, Alexa Fluor 488Thermo Fisher ScientificA-11008
Suero de cabra Estéril filtradoHiMediaRM10701Inactivado por calor
Solución salina equilibrada de Hanks (HBSS)Thermo Fisher Scientific14025092
LSM980 Airyscan MicroscopioZeiss
Millicell Cell Cell Cultiv, 30 mm, PTFE hidrófilo, 0,4 y micro; mSigma-Aldrich
MVX10Anticuerpo Olympus
MYO7ADSHB138-1Monoclonal de ratón a miosina-VIIa no convencional
MZ16 Microscopio de disecciónLeica
N-2 Suplemento (100X)Tijeras Thermo Fisher Scientific17502048
Noyes, 14 cm (5,5' ')World Precision Instruments501237
Tetróxido de osmio (4%)Sigma-Aldrich75632
ParaformaldehídoSigma-Aldrich158127
PC-10 PullerNarishige
pcU6_1sgRNAAddgene92395Mini vector con pollo modificado Promotor U6
Penicilina G salsódicaSigma-AldrichP3032
Solución salina tamponada con fosfato (PBS)Thermo Fisher Scientific10010023
ProLong Gold AntidecoloraciónMountant Thermo Fisher ScientificP36934
SMZ1500 Microscopio de disecciónNikon
Tampón de cacodilato de sodio, 0,2 mCiencias de la microscopía electrónica11652
Sodio cloruroHiMediaGRM853
Sputtre Coater K550XEmitech
Capilares de vidrio estándar 3 pulgadas, diámetro exterior 1,0 mm, sin filamentoWorld Precision Instruments1B100-3
SacarosaSigma-Aldrich84097
The MERLIN CompactVP Zeiss
ThiocarbohydrazideAlfa AesarL01205
TWEEN 20Sigma-AldrichP1379
Microscopio estereoscópico PICM03050

Referencias

  1. Sai, X., Ladher, R. K. Early steps in inner ear development: induction and morphogenesis of the otic placode. Frontiers in Pharmacology. 6, 19(2015).
  2. Groves, A. K., Fekete, D. M. Shaping sound in space: the regulation of inner ear patterning. Dev....

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