ex vivoの直立液滴培養は、現在のin vitroおよびin vivoの実験技術に代わるものです。このプロトコールは簡単に実施でき、必要な試薬の量が少なくて済みますが、胎児の血管新生、形態形成、器官形成を操作および研究することができます。
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ex vivoの直立液滴培養は、現在のin vitroおよびin vivoの実験技術に代わるものです。このプロトコールは簡単に実施でき、必要な試薬の量が少なくて済みますが、胎児の血管新生、形態形成、器官形成を操作および研究することができます。
子宮内器官を調査すると、子宮内開発胚による試薬の到達不能に胎盤哺乳類における技術的に困難なプロセスです。新たに開発されたex vivoで直立滴培養法は、 子宮内で行われた研究に魅力的な代替手段を提供します。 ex vivoでの液滴の文化は、様々なブロッキングと活性化化合物の使用を介して細胞間相互作用および多様なシグナル伝達経路を調べて、操作する能力を提供します。さらに、特定の器官の発達に様々な薬理学的試薬の影響は、 子宮内 、全身薬物送達の望ましくない副作用なしに研究することができます。他のインビトロ系と比較して、液滴の培養は、哺乳動物細胞系において再現することができない三次元の形態形成および細胞-細胞相互作用を研究する能力を可能にするだけでなく、大幅に少ない研究を必要とするだけでなく他のex vivoおよび in vitroよりもプロトコルで eagents。本稿では、適切なマウス胎児臓器解剖及び方法の有効性を実証するために、全体の臓器免疫蛍光続く直立滴培養技術を、示しています。 エキソビボ液滴の培養方法は、同等の生体内で観察され、in vivoモデルにおける胚致死によるさもなければ困難な試験プロセスを研究するために利用することができるものに臓器構造の形成を可能にします。モデルのアプリケーションシステムとして、小分子阻害剤は、精巣の形態形成における血管新生の役割を調べるために利用されます。各器官は広範囲であるプロトコルへの任意の器官特異的修飾を決定するために検討しなければならないが、これエキソビボ液滴の培養方法は、例えば、肺および潜在的に他のもののような他の胎児の臓器系に拡張可能です。この器官培養系は、胎児の器官、およびその結果と実験の柔軟性を提供するobtaineDこの技術を使用すると、研究者は、胎児の発育への洞察を得るのに役立ちます。
ヒトにおけるインビボでの臓器再生は非常に限られています。したがって、組織工学、ホストから寄贈された個々の細胞からの組織や臓器の開発は、臓器置換のための魅力的な潜在的な治療法となってきています。しかし、成功するために、この治療戦略のために、要因や器官の形態形成に関与する細胞の相互作用は、徹底的に研究されている必要があり、よく理解していました。伝統的なアプローチと特定の器官の発達を研究することができないことに起因して、研究者は代替全胚または全臓器培養物になっています。 Kalaskar ら 1は、ex vivoでの培養方法は、器官形成研究のための実行可能な代替物である示唆し、 子宮の発達にに(培養胚の58%に)そのex vivoで全胚培養物が同等の結果が得られ示されています。
このような個別の器官培養系、 エキソビボ DROplet培養系、理学的試薬または抗体を添加することにより、特定のシグナル伝達経路や細胞間相互作用の操作を可能にしながら、全身作用の全臓器分析に依存しないために可能にします。伝統的に、胎児の器官の発達の研究は、母系配信理学的試薬に加えて、トランスジェニックおよびノックアウトマウスの技術に限定されていました。しかし、 生体内でこれらの技術や治療に関わる技術的な問題があります。最も懸念は、多くの場合、胚致死になり、同時に様々な臓器に影響を与えるの影響を中心に展開。胎児の発育を操作する研究の追加の懸念は、薬理学的にこのような試薬は、胎盤関門を通過することができる場合( 例えば、薬剤の母体代謝が、それは胚に到達する前)と子宮内で胚発生に対する薬物の母性効果です。
全器官培養技術が記載さここで最初のMaatouk らによって記載されたプロトコルから適合させた。2、全体の胎児の生殖腺をex vivoで直立滴培養中でインキュベートされました。胎児の生殖腺を培養する1つの重要な利点は、小分子阻害剤は、容易に、単純な拡散によって全臓器にアクセスできることです。 。DeFalcoらは、小分子阻害剤と一緒にエクスビボで 、これを利用した液滴培養法は、生殖腺の発達3中に発生するプロセスとの相互作用を研究するためにシグナリングを使用することができることを示しました。これらのプロセスは、技術的な課題に、in vivoで検討するのは困難であろう( 例えば 、胎盤または遺伝的または薬理学的ア プローチを使用して、複数の臓器に影響を与えるの致死性を通じて薬物の通過)。
液滴の文化だけでなく、 子宮内の実験で特定の側面を超えるの改善ですが、またそれは 、in vitro および ex VI以上の改善でありますVOシステムなども。これらは、多様な細胞型を欠いている器官構造の形成を可能にする重要な細胞外マトリックス(ECM)の成分を欠いており、シグナル伝達カスケード内のアーチファクトを示すことができるため、形態形成を研究するための細胞株の使用は非常に困難です。組織工学は、ECMをシミュレートする足場を作成する際に重要な改良を加えているが、信号が器官形成時の各細胞型によって必要とされるに関して知識の欠如は、それが困難なin vitroでの臓器システムを構築することができます。その他のex vivoでのシステムは、以前器官形成を研究するために設立され、より具体的形態形成、ライブ寒天4中の胎児の臓器のイメージング、トランスウェル5、フィルタ6、および他の足場マトリクス7,8のために非常に成功しているされています。液滴の培養系の利点は、Oである、より少ない試薬を利用する能力を提供することにより、形態形成の研究を可能にすることですften高価なだけでなく、成長とシグナリング機能9のために重要である臓器表面張力を、与えます。
マウスでは、初期の精巣の形態形成は、E11.5およびE13.5ステージ(E)は、胚との間で行われます。これらの段階は、性特異的分化に影響を与える要因を調べるための最適な時間ウィンドウを含みます。精巣形成時に発生する重要なプロセスの中で精巣コードアーキテクチャの生成および精巣特異的血管網の形成です。このエキソビボ全臓器滴培養系を利用して、一方が雄特異的血管新生を変化させ、小分子阻害剤の使用を介して精巣の形態形成を阻害することができることブロック血管内皮増殖因子(VEGF)の受容体の活性。 VEGF媒介血管リモデリングは、精巣の発達10-12のために重要です。この技術は、他の正常臓器に適用することができ、特定の時間をターゲットにすることができ開発の窓。全体のマウント臓器イメージングは重要な構造の可視化だけでなく、様々な阻害剤の投与に起因する構造的および細胞の変化を可能にします。重要なことには、このシステムは、研究者が、in vivoで標的遺伝子戦略の間母体薬物投与または全身崩壊からの潜在的な交絡の影響を回避することができるという点で有利で す。このように、この全体の臓器ex vivoでの液滴培養系は大幅に胎児の発達中に特定の器官内、特に発生の相互作用およびシグナル伝達を理解する能力を向上させることができます。
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これらの研究で使用されているすべてのマウスは、チャールズ・リバー・ラボラトリーズから入手したCD-1マウスでした。前培養実験はまた、C57BL / 6J(データは示していない)などの他の株に対して実行されているが、任意の株を使用することができます。妊娠中の成人女性は約2〜3ヶ月齢で頸椎脱臼や胚の除去の前に両側性開胸続くCO 2吸入によって安楽死させました。マウスは、NIHガイドラインに従って飼育した、実験プロトコルは、シンシナティ小児病院医療センターの施設内動物管理使用委員会によって承認されました。
楽器、文化メディア、料理の作製
ハツカネズミの胎児精巣の2の単離
小分子阻害剤を用いた生殖腺の3培養
胚の性別を決定するための4ポリメラーゼ連鎖反応
5.全体のマウント免疫器官
1日目:
2日目:
3日目:
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ex vivoでの液滴の文化は、細胞間相互作用とダイナミクスを研究するために、1は、生殖腺などの器官全体を操作することができます。 図1は、E11.5の性腺滴文化を準備する方法を段階的に示しています。培養プロトコルの最初のステップは、母マウス( 図1Aおよび1B)からの胚を含む子宮の初期除去が含まれます。母親から子宮を除去した後、子宮壁が切断され、胚をさらに解剖( 図1C-E)のために、PBSに卵黄嚢から解放されます。内臓を除去した後、泌尿生殖器の尾根は、胚( 図1F)の後身頃の壁に沿って明確に表示され、( 図1G)を単離します。生殖腺-中腎複合体は、その後離れて尿生殖隆起部( 図1H)の切開され、小分子阻害剤( 図1Iに液滴培養内に配置されます左:治療のために「T」)と小分子阻害剤( 図1Iなし、右:制御のための「...
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本研究では、胎児の発達を研究するための多くの潜在的なアプリケーションを持ってex vivoでの臓器全体ドロップレット法を示しています。この技術は、複数の器官のために使用され、in vivoで使用して検査することが困難である生物学的問題に対処するための研究が原因胚および胚の潜在的な致死の到達不能に近づくことができることができます。この培養方法は、哺乳動物細胞株として接近する他のインビトロ以上の追加の利点があります。全体の器官は、したがって、 子宮内に存在する重要な細胞間相互作用を維持し、使用することができます。培養容積は、このように珍しいまたは高価な医薬品試薬の非常に少量を使用して、(約30μl)を非常に小さいです。
液滴培養プロトコルの重要な側面は、次のとおりです。臓器のa)のクリーンな解剖。きれいな切開は、組織構造を維持することができ、露出切断または損傷SURの数を最小に培養皿の表面に引き付けられ、文化を乱すことの顔、。 b)は臓器の成長と形態形成を可能にするために、液滴内の器官の正しい向き;液滴が表面張力に...
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著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。
著者は、CancerFree KIDS Research Grant、March of Dimes Basil O'Connor Starter Scholar Award (#5-FY14-32)、Cincinnati Children's Hospital Medical Center (CCHMC) Trustee Grant Award、CCHMC Research Innovation and Pilot Funding Award、CCHMC Developmental Fundsの支援を受けました。著者はまた、この手法の初期最適化についてCapel研究室を認めています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Superfrost Plus 顕微鏡スライド | フィッシャーブランド | 12-550-15 | |
| カバー メガネ: 正方形 (22 mm x 22 mm、No. 1.5) | フィッシャーブランド | 12-541B | |
| サリー ハンセン エクストリーム ウェア マニキュア、インビジブル | サリー ハンセン | ||
| 8-ストリップ 0.2 ml PCR チューブ &デタッチフラットキャップ | GeneMate | T3218-1 | |
| Pipetman L P1,000L, P200L, P20L, P10L, P2L | Gilson | FA10006M, FA10005M, FA10003M, FA10002M, FA10001M | |
| Dumont #5 鉗子 | FST | 91150-20 | |
| 細かいハサミ | FST | 91460-11 | |
| Posi-Click 1.7ml 微量遠心チューブ | デンビル | C2170 | |
| Posi-Click0.6 ml 微量遠心チューブ | Denville | C2176 | |
| 10 μl シャープ 精密バリアチップ | デンビル | P1096FR | |
| 20 μl シャープ精密バリアチップ | デンビル | P1121 | |
| 200 μl シャープ精密バリアチップ | デンビル | P1122 | |
| 1,000 μl SHARP精密バリアチップ | デンビル | P1126 | |
| 27ゲージ針付き1mlシリンジ | PrecisionGlide | 309623 | |
| 10mlシリンジ | 305559 | ||
| 0.2 μM PES シリンジ フィルター | VWR | 28145-501 | |
| グレード 3 定性的濾紙 標準グレード、円、185 mm | Whatman | 1003-185 | |
| Primaria 35 mm イージー グリップ スタイル 細胞培養皿 | ファルコン/コーニング | 353801 | |
| ペトリ皿、滅菌 (100 mm x 15 mm) | VWR | 25384-088 | |
| ニューブランズウィック ギャラクシー 14 S CO2 インキュベーター | エッペンドルフ | CO14S-120-0000 | |
| バイオセーフティキャビネット | NuareNU-425-400 | ||
| ミニ遠心分離機 | フィッシャーサイエンティフィック | 05-090-100 | |
| BioExpress GyroMixer Variable XL | GeneMate | R-3200-1XL | |
| Mastercycler Pro サーマルサイクラー コントロールパネル付き | Eppendorf | 950040015 | |
| SMZ445 実体顕微鏡 | Nikon | SMZ445 | |
| MultiImage Light Cabinet with AlphaEase Software | アルファ・イノテック・コーポレーション | 販売終了 | |
| 絶対 200 プルーフ エタノール | フィッシャー | BP2818-500 | |
| トリトン X-100 | フィッシャー | BP151-100 | |
| リン酸ナトリウム (二塩基性 MW 142) Na2HPO4 | Fisher | S374-1 | |
| リン酸カリウム (モノ塩基性 MW 136) KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P5379-1KG | |
| 塩化ナトリウム(NaCl) | フィ | ッシャーS671-3 | |
| カリウム(KCl) | Sigma-Aldrich | P3911-1KG | |
| 塩化マグネシウム(MgCl2) | Sigma | M2393-100g | |
| 塩化カルシウム(CaCl2) | Sigma | C5670-100g | |
| アンビオンヌクレアーゼフリーウォーター | ライフテクノロジー | AM9938 | |
| XY PCRプライマー | IDT | N/A | |
| 氷酢酸 | フィッシャー | A38-500 | |
| エチレンジアミン四酢酸 (EDTA) | フィッシャー | BP2482-1 | |
| 1% エチジウムブロマイド溶液 | フィッシャー | BP1302-10 | 有毒 |
| ガロー | GeneMate | E-3120-500 | |
| 水酸化ナトリウム (NaOH) | Sigma-Aldrich | 367176-2.5KG | |
| Trizma Base | Sigma | T1503-1KG | |
| dNTP Set, 100 mM Solutions | Thermo Scientific | R0182 | |
| DNA Choice Taq ポリメラーゼ with 10x バッファー | Denville | CB-4050-3 | |
| パラホルムアルデヒド | Fisher | O4042-500 | Toxic |
| FluorMount-G | Southern Biotech | 0100-01 | |
| 塩化水素 (HCl) | フィッシャー | A144212 | |
| ウシ血清アルブミン(BSA)、粉末、フラクションV、ヒートショックアイソレーション | |||
| ダルベッコの修正イーグルミディアム(DMEM) | Life Technologies | 11965-092 | |
| ウシ胎児血清 (FBS)、トリプル 100 nm フィルター | フィッシャー | 03-600-511 | を使用する前の熱不活性化 |
| ライフテクノロジー | ズ 15140-122 | :100 | |
| ジメチルスルホキシド (DMSO)、Hybri-max、滅菌フィルター | Sigma | D2650 | |
| VEGFR チロシンキナーゼ阻害剤 II - CAS269390-69-4 - Calbiochem | EMD Millipore | 676481 | |
| Rabbit Anti-Sox9 Antibody | Millipore | AB5535 | 希釈時の使用: 1:4,000 |
| ラット抗マウス PECAM1 (CD31) 抗体 | BD Pharmingen | 553370 | 希釈時の使用: 1:250 |
| ウサギ切断カスパーゼ-3 (Asp175) 抗体 | 細胞シグナル伝達 | 9661S | 希釈時の使用: 1:250 |
| ラット E-カドヘリン / CDH1 抗体(ECCD-2) | Life Technologies | 13-1900 | 希釈時の使用:1:500 |
| Hoechst 3342、三塩酸塩、三水和物 | Invitrogen (Molecular Probes) | H1399 | 2 ug/ml |
| Cy3 AffiniPure Donkey Anti-Rat IgG (H+L) | Jackson Immunoresearch | 712-165-153 | 希釈時の使用:1:500 |
| Alexa Fluor 647 AffiniPure Donkey Anti-Rat IgG (H+L) | Jackson Immunoresearch | 712-605-153 | 使用時希釈率:1:500 |
| ロバ抗ウサギIgG(H + L)二次抗体、Alexa Fluor 555コンジュゲート | Life Technologies | A31572 | 希釈時の使用:1:500 |
| ドンキー抗ウサギIgG(H + L)二次抗体、Alexa Fluor 488コンジュゲート | Life Technologies | A21206 | 希釈時の使用:1:500 |
| ロバ抗ラットIgG(H + L)二次抗体、Alexa Fluor 488コンジュゲート | Life Technologies | A21208 | 希釈時使用時:1:500 |
| ロバ抗ウサギIgG(H+L)二次抗体、Alexa Fluor 647コンジュゲート | Life Technologies | A31573 | 希釈時使用:1:500 |
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