
Figuur 2: Morfologische Vergelijking tussen de embryo's in de EG-Culture 1 en in ondergedompelde Filter Paper Sandwich cultuur. Geselecteerde time-lapse frames tonen de embryo's in 3 uur intervallen. Frames worden verkleind tot een overzicht van de volledige embryomorfologie geven. Embryo's werden leeftijd gekoppeld aan de 7-somite fase (HH9) 15. 0 uur geeft het begin van elk experiment. Anterior is altijd aan de linkerkant. Beelden werden verkregen met behulp van donkerveld verlichting. (A) Embryo in EG cultuur 1, beschaafd ventrale kant naar boven op een agar-eiwit bodem 1,33. Hoge kwaliteit afbeeldingen kunnen worden verkregen, omdat de embryo opgesloten in de z-richting. (B en C) Twee embryo gekweekt in ondergedompelde filtreerpapier sandwich: (B) buikzijde en (C) dorsale kant naar boven.Embryo's in het filterpapier sandwich ontwikkelen zonder kwaliteitsverschillen ten minste 27 uur. Ze ontwikkelen functionele bloedcirculatie en craniale en cervicale buiging en zet met succes. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Time-lapse acquisitie afhankelijk van het microscoopsysteem beschikbaar. In deze studie, een lange werkafstand, werd rechtop zoom microscoop gebruikt. De zoomfactor is ingesteld op 5X. In combinatie met de 16x vergroting van het oculair, resulteerde in 80x totale vergroting, met een theoretische resolutie van 1,3 um / pixel (zoals in de microscoop software) 30. Om de field-of-view te verhogen, werden embryo's afgebeeld als horizontale panorama's van de vijf sub-beelden (tegels). Daarom is een tegel gebied, bestaande uit vijf overlappende tegels, gedefinieerd 29. Deze tegel regiois gepositioneerd dat de elliptische opening van het filter papierdrager volledig te dekken in de horizontale lengte (Figuur 2B - 0 uur). Elke tegel heeft een afmeting van 2048 x 2048 pixels, die een field-of-view van ongeveer 2,7 mm en tegels werden met een overlapping van 10% verkregen, zodat de totale field-of-view van ongeveer 12 mm x 2,7 mm voor het panorama. De gemotoriseerde xy-stage bewogen ten opzichte van het doel met een snelheid van ongeveer 1,75 mm / sec tussen verwerving van de afzonderlijke tegels 29. Het live-beeld was gericht op de voorste presomitische mesoderm en de meest recent gevormde somieten (het onderzoek focus van onze groep). Ter compensatie van de verdikking en krullen van het embryo in de z-richting, werden kleine z-stacks (06:55 verschillende vlakken op een afstand van 30 pm) op elk tijdstip 30 verkregen. Deze werden geselecteerd rond het brandvlak van het voorste uiteinde van de presomitische mesoderm. De duur van de time-lapse ACQuisition werd ingesteld op 50 uur en beeldvorming intervallen van 3, 4 of 10 min werden gekozen 31. De kwaliteit van de time-lapse overname kan worden verbeterd door heroriëntering elke 5-10 uur en het herdefiniëren van de z-stack rond de nieuwe optimale focal plane. Na afloop van het experiment werd de hele tijdreeksen handmatig bewerkt en subsets van afbeeldingen met de z-vlak met de beste scherpstelling zijn gemaakt en opgeslagen in een aparte map 32. Deze subsets van beelden waren-time gestikt om een complete tijdreeksen van beelden met optimale scherpstelling te creëren. De tegels van elk beeld van deze complete tijdreeksen werden gestikt en samengesmolten zonder schaduw correctie 30, en time-lapse frames werden geëxporteerd als JPEG-afbeeldingen van 100% van de grootte en 95% compressie 32. De time-lapse frames werden ingevoerd als een reeks afbeeldingen in professionele video-editing software. De gedetailleerde 100% zooms werden gestabiliseerd, en de algehele contrast werd aangepast naar onze smaak. De laatste tijd vervalt waren coderend met de H.264-codec en geëxporteerd in MPEG-4 containers. Films worden weergegeven op een framerate van 15 frames / seconde (fps) en een resolutie van 1920 x 1080 pixels.
Figuur 2 toont een vergelijking tussen een embryo in kweek EC 1 (figuur 2A) en twee embryo's in de verzonken filtreerpapier sandwich cultuur, waarvan een gekweekte ventrale zijde naar boven (figuur 2B) en de ander dorsale zijde naar boven (figuur 2C). Alle embryo's waren van vergelijkbare leeftijd de zeven somiet fase (HH9) 15 en afgebeeld met een tijdsresolutie van 4 min (figuur 2A en B) of 10 min (figuur 2C). Geselecteerde frames van 3 uur intervallen zijn weergegeven. De EC cultuur (Figuur 2A) toegestaan zeer stabiel beeldvorming als gevolg van de embryo rustend op een stabiele agar-eiwit bodem 1,33. De gehele embryo bleef in een focal plane overal thij hele time-lapse. Dit kan gunstig zijn voor korte experimenten (enkele uren) en vroege embryo's, maar het komt met een volledige opsluiting van het embryo in de z-richting mogelijk belemmeren de succesvolle driedimensionale ontwikkeling op lange termijn. In het begin, de opsluiting resulteerde slechts in een lichte zijdelingse afvlakking van het hoofd van de embryo's ten opzichte van een embryo gekweekt in ondergedompelde filtreerpapier sandwich met de ventrale zijde naar boven (vergelijk Figuur 2A en 2B op 0 uur). Later, het draaien van het hoofd werd aangetast (Figuur 2A - 21 uur) en de hartslag vertraagd. Bloedcirculatie bijna gestopt. Zie Aanvullende Movie 1 voor de volledige time-lapse van het embryo in de EG-cultuur. Het bovenste paneel in deze film geeft een volledig overzicht van het embryo, terwijl het paneel aan de linker visualiseert de ontwikkeling van het hart in volledige resolutie. De segmentatie van de presomitische mesoderm in somieten kan seen in detail op de lagere rechter.
Embryo's in de verzonken filtreerpapier sandwich, daarentegen, werden hun drie-dimensionale expansie beperkt door de natuurlijke spanning van de membranen rond hen. Ze konden gekweekt, ofwel met hun ventrale (Figuur 2B) of dorsale zijde naar boven (figuur 2C) zijn. Hoe dan ook, de embryo's toonde continue somitogenesis, en hun hoofden gedraaid. Ze ontwikkelden craniale en cervicale buiging en functionele bloedcirculatie. Beide embryo's in het filterpapier sandwich werden afgebeeld met de focus op het segmenteren mesoderm, zodat delen van het hoofd geleidelijk verplaatst onscherp als de embryo groeide, verdikt, en begon te draaien, terwijl het segmenteren van een deel van het mesoderm in focus bleef (vergelijk figuur 2B en 2C op 21 uur tot 27 uur). Aanvullende Movie 2 toont de complete time-lapse film van het embryo afgebeeldefiguur 2B. De imaging-interval 4 min. Het bovenste deel van deze film toont een volledig overzicht van de embryo. De ontwikkeling van het embryo werd achtereenvolgens afgebeeld op 46 uur, maar na ongeveer 30 uur, de focus op de segmentering mesoderm verloren door de algemene verdikking en draaien van het embryonaal weefsel. De linker paneel toont de vroege ontwikkeling van het hart in volledige resolutie van de verworven time-lapse frames. Door fusie van de gepaarde cardiale primordia aan beide zijden van de middellijn, is een nagenoeg rechte buisvormige structuur gevormd, die later begint te slaan en buigen naar rechts. De lagere rechter paneel toont de meest recent gevormde somieten en het voorste punt van de presomitische mesoderm in volledige resolutie en volgt de vorming van nieuwe somieten in de tijd. Aanvullende Movie 3 toont een andere embryo gekweekt en afgebeeld ventrale kant naar boven in de verzonken filterpapier sandwich. De imaging-interval 4 min. De film behandelt the ontwikkeling van het embryo van het podium HH5-6 tot ongeveer stadium HH14 15, over ongeveer 27 uur van de cultuur tijd. Het hoofd vouw vormen en zich ontwikkelt naar achteren. Het hart vormen van de bilaterale primordia, begint te slaan, en buigt naar rechts. De eerste 3-4 somieten vormen tegelijk. Extra somieten knop af achtereenvolgens uit de voorste punt van de presomitische mesoderm. Het onderste paneel toont het hoofd gebied van het embryo in volledige resolutie, zodat de controle van het hoofd vouwen en de vorming van de vroege hart in hoog detail. Door de transparantie van het embryo, kan het sluiten van de neurale buis wordt waargenomen in de toekomst kopgebied. Aanvullende Movie 4 displays formatie somite in dezelfde embryo in volledige resolutie over de volledige beeldvorming tijd in het onderste paneel. Aanvullende Movie 5 toont de complete time-lapse van het embryo gekweekte dorsale kant naar boven (figuur 2C). De imaging-interval 10 min. Terwijl de upper paneel toont de ontwikkeling van het embryo uit de zeven somiet fase (HH9) tot ongeveer HH16-17 fase, wordt het onderste paneel bijgesneden om de morfologische veranderingen in de vroege hersenen in dit stadium van volledige resolutie weergegeven. De lokale zwelling van de neurale buis kan worden waargenomen, waardoor de regionalisering van de voorhersenen, middenhersenen en achterhersenen, die in een later stadium 13 zal verdelen in vijf deelgebieden van de embryonale hersenen. Daarnaast kan de groei van de optische vesicles duidelijk te zien. Na ongeveer 30 uur in de cultuur, wordt het embryo sterft.
De verenigbaarheid van de ondergedompelde filtreerpapier sandwich met microchirurgische manipulaties verschillende polystyreen microbolletjes vertonen (~ 40 pm in diameter) werden geïmplanteerd in of in de nabijheid van de presomitische mesoderm van een kippenembryo in de verzonken filtreerpapier sandwich cultuur. De microbolletjes werden gewassen in PBS om opslagbuffer en Implan verwijderented voorafgaand aan die het kweekmedium met de laag van lichte minerale olie (te vergelijken met stap 2.18 van de sectie protocol). Een glazen Pasteur pipet werd gebruikt om de parels te dragen aan de embryo oppervlak, onder observatie door de oculairs van de microscoop. Vijf gaten werden in het endoderm gecreëerd door zachtjes te schrapen met een acupunctuur naald. Een maat J-vormige hulpmiddel, door strekken en buigen van een glazen Pasteur pipet in een vlam, werd gebruikt om de kralen te manipuleren en druk ze zorgvuldig in de gaten tot ze immobiel geworden. Drie gaten werden gevuld met één kraal per stuk (figuur 3A - 0 uur en 3B *) en twee gaten met twee kralen per stuk (figuur 3A - 0 uur). Figuur 3A toont in geselecteerde time-lapse frames, de ontwikkeling van het kippenembryo na microchirurgische implantatie van de kralen. Drie korrels werden met succes opgenomen in het weefsel op de gewenste plaats, en de beweging werd afgebeeld viaTijdens het experiment in detail (figuur 3B). De ontwikkeling van het embryo niet lijken te worden beïnvloed door de manipulatie of de aanwezigheid van de korrels. Zie Aanvullende Movie 6 voor de full-time-lapse film. De imaging-interval 4 min.

Figuur 3: Time-lapse Imaging na Microbead Implantatie. Proof-of-principle experiment met de verenigbaarheid van de ondergedompelde filterpapier sandwich met microbead implantatie. Het hoofd van het embryo is aan de linkerkant, maar het was niet tijdens dit experiment afgebeeld. Beelden werden verkregen met behulp van donkerveld verlichting. (A) De geselecteerde time-lapse frames met de gemanipuleerde embryo in 3 uur intervallen na de implantatie van zeven microbolletjes (~ 40 micrometer in diameter). De embryo langwerpig en continu gevormde aanvullende somites. Drie kralen lijken te zijn goed bevestigd en mediaal bewogen met het weefsel stroom over 18 uur van de cultuur. De andere vier kralen popped uit hun holen tussen 6 en 9 uur van cultuur en dreef naar achteren. (B) Gedetailleerde weergave van de drie enkele korrels (B1 tot B3) geïmplanteerd in de presomitische mesoderm aan het begin van het experiment (0 uur, B *) en na 12 uur incubatie (B **). Het nummer van de net-vormende somieten wordt aangegeven (S9 in B * en S18 in B **). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Aanvullende Movie 1: EC-cultuur Ventral Side Up. Embryo in EC cultuur 1, beschaafd ventrale kant naar boven, van de zeven somite fase (HH9) 15 verder op een agar-eiwit bottom 1,33. De imaging-interval 4 min. De relatieve tijd wordt weergegeven in de linkerbovenhoek. Hoge kwaliteit afbeeldingen kunnen worden verkregen, omdat de embryo werd opgesloten in de z-richting. Na 21 uur werden de hartslag en de bloedstroom bijna gearresteerd en het embryo begon te desintegreren. Het bovenste paneel toont een gewijzigde overzicht van het embryo, terwijl de onderste panelen visualiseren ontwikkeling van het hart (linker paneel) en de segmentatie van de presomitische mesoderm (rechter paneel) in volledige resolutie (100% zoom). (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden).

Aanvullende Movie 2: Ondergedompeld Filter Paper Sandwich Ventral Side Up. Embryo gekweekt in de verzonken papier sandwich van de zeven somite fase (HH9) 15 verder, ventrale side naar boven. De imaging-interval 4 min. De relatieve tijd wordt weergegeven in de linkerbovenhoek in uren en minuten, opnieuw op te starten na 24 uur. Het bovenste paneel toont een gewijzigde overzicht van de ontwikkeling van het embryo dan 46 uur achtereenvolgens. Het linker paneel visualiseert de vroege ontwikkeling van het hart tijdens de eerste 10 uur van het beeld overname in volledige resolutie (100% zoom). De lagere rechter paneel schildert segmenteren mesoderm gedurende ongeveer 30 uur van de ontwikkeling in volledige resolutie (100% zoom) tot focus is verloren als gevolg van de algehele verdikking en draaien van embryonaal weefsel. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden).

Aanvullende Movie 3: Head Fold Formation. Embryo gekweekte ventrale zijde naar boven in de verzonken filterpapier sandwich van de hijad-process / head-fold fase (HH5-6) 15 tot ongeveer 22-somite fase (HH14) 15 meer dan ongeveer 27 uur van de cultuur tijd. De imaging-interval 4 min. De relatieve tijd wordt weergegeven in de linkerbovenhoek in h en min, opnieuw op te starten na 24 uur. Het bovenste paneel toont een gewijzigde overzicht van de ontwikkeling van het embryo. Het onderste paneel toont het hoofd gebied van het embryo in volledige resolutie (100% zoom). De vorming van de kop vouw en vroegtijdige hart en de sluiting van de neurale buis kan worden waargenomen. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden).

Aanvullende Movie 4: Somitogenesis. Embryo gekweekte ventrale zijde naar boven in de verzonken filterpapier sandwich van het hoofd-proces / head-fold fase (HH5-6) 15tot ongeveer de 22-somite fase (HH14) 15 meer dan ongeveer 27 uur van de cultuur tijd. De imaging-interval 4 min. De relatieve tijd wordt weergegeven in de linkerbovenhoek in h en min, opnieuw op te starten na 24 uur. Het bovenste paneel toont een gewijzigde overzicht van de ontwikkeling van het embryo. Het onderste paneel toont de segmenteren paraxiale mesoderm in volledige resolutie (100% zoom). (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden).

Aanvullende Movie 5: Ondergedompeld Filter Paper Sandwich Dorsale Side Up. Embryo gekweekte dorsale kant naar boven in de verzonken filterpapier sandwich van de zeven somite fase (HH9) 15 tot ongeveer de HH16-17 stadium 15. De imaging-interval 10 min. De relatieve tijd wordt weergegevenin de linkerbovenhoek in uren en minuten, opnieuw op te starten na 24 uur. Het bovenste paneel toont een gewijzigde overzicht van de ontwikkeling van het embryo. Het onderste paneel toont morfologische veranderingen in de vroege hersenontwikkeling in volledige resolutie (100% zoom). Het embryo overleden na ongeveer 30 uur in cultuur. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden).

Aanvullende Movie 6: Microkralen geïmplanteerd. Embryo gekweekte ventrale zijde naar boven in de verzonken filterpapier broodje voor ongeveer 19 uur, te beginnen met de negen somite fase (HH9-10) 15. De imaging-interval 4 min. De relatieve tijd wordt weergegeven in de linkerbovenhoek in h en min. Het bovenste paneel toont een gewijzigde overzicht van het staartgebied zeven microkorrels geïmplanteerd in de presomitic mesoderm. Het onderste paneel toont het gebied met geïmplanteerde microbolletjes in volledige resolutie (100% zoom). (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden).