Method Article

Ocena właściwości sygnalizacyjnych nabłonka ektodermalnego podczas rozwoju twarzoczaszki

DOI:

10.3791/2557

March 24th, 2011

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten artykuł opisuje technikę przeszczepu tkanek, która została zaprojektowana w celu przetestowania właściwości sygnalizacyjnych i wzorcowych powierzchniowej ektodermy głowowej podczas rozwoju twarzoczaszki.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dostępność ptasich embrionów pomogła eksperymentalnym embriologom zrozumieć losy komórek podczas rozwoju oraz rolę interakcji tkankowych, które regulują wzorce i morfogenezę kręgowców (np. 1, 2, 3, 4). W tym miejscu ilustrujemy metodę, która wykorzystuje tę dostępność do testowania właściwości sygnalizacyjnych i wzorcowych tkanek ektodermalnych podczas rozwoju twarzy. W tych eksperymentach tworzymy chimery piskląt przepiórczych 5 lub piskląt myszy 6, przeszczepiając powierzchniową ektodermę głowową, która pokrywa górną szczękę przepiórki lub myszy, do tego samego regionu lub regionu ektopowego zarodków piskląt. Wykorzystanie przepiórki jako tkanki dawcy do przeszczepu pisklętom opracowano w celu wykorzystania markera jąderkowego obecnego w komórkach przepiórczych, ale nie w komórkach kurcząt, umożliwiając w ten sposób badaczom rozróżnienie tkanek gospodarza i dawcy 7. Podobnie, powtarzalny element jest obecny w genomie myszy i ulega ekspresji wszechobecnej, co pozwala nam rozróżnić tkanki gospodarza i dawcy w chimerach piskląt myszy 8. Zastosowanie ektodermy myszy jako tkanki dawcy znacznie poszerzy naszą wiedzę na temat tych interakcji tkankowych, ponieważ pozwoli nam to przetestować właściwości sygnalizacyjne ektodermy pochodzącej z różnych zmutowanych zarodków.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Przygotowanie tkanki dawcy

  1. Przygotuj pożywkę hodowlaną, naostrz szklane szpilki, naostrz igły wolframowe.
  2. Zbierz zarodek ze skorupy, umyj w lodowatym PBS.
    1. Za pomocą strzykawki o pojemności 10 ml i igły o rozmiarze 18 usuń 1,0 ml albuminy ze spiczastego końca skorupki jajka.
    2. Zrób mały otwór na górze skorupy za pomocą nożyczek, a następnie wytnij okrągły otwór, aby odsłonić zarodek
  3. Zdejmij głowę i umieść w DMEM (bez surowicy, temperatura pokojowa)
  4. Wypreparuj wyrostek czołowo-nosowy z zarodka (lub innego miejsca dawczego, takiego jak wyrostek szczękowy lub żuchwowy)
  5. Trawić w 2,4 U / ml dypazy w PBS na lodzie przez 20 minut
  6. Przykryj tkanki DMEM 1% BSA, aby zatrzymać trawienie
  7. Użyj zaostrzonej igły wolframowej, aby oddzielić ektodermę, mezenchymę i neuroektodermę
  8. Przechowywać przeszczepioną tkankę w DMEM 1% BSA na lodzie, aż gospodarz będzie gotowy do przeszczepu

2. Przygotowanie gospodarza

  1. Odsłoń zarodek
    1. Za pomocą strzykawki o pojemności 10 ml i igły o rozmiarze 18 usuń 1,0 ml albuminy ze spiczastego końca skorupki jajka.
    2. Zrób mały otwór na górze skorupy za pomocą nożyczek. Umieść kawałek taśmy na otworze, a następnie wytnij okrągły otwór, aby odsłonić zarodek.
  2. Za pomocą 2 par kleszczy chwyć owodnię i delikatnie rozerwij, aby zrobić dziurę.
  3. Obróć głowę, kładąc kleszcze na prawym oku i wywierając nacisk. Trzymając głowę stabilnie, użyj igły wolframowej, aby usunąć ektodermę gospodarza, aby pomieścić przeszczep.
  4. Przenieś przeszczep do gospodarza za pomocą szklanej pipety.
  5. Ustaw przeszczep tak, aby zastąpił usuniętą ektodermę. Włóż szklaną szpilkę w każdy róg przeszczepionej tkanki, aby przypiąć przeszczep na miejscu. Aby zrobić szklane szpilki, przeciągnij rurkę mikrokapilarną do drobnego punktu nad płomieniem alkoholowym.
  6. Umieść taśmę ciasno na otworze i włóż zarodek z powrotem do inkubatora na odpowiedni czas do analizy.
  7. Zobacz też: 9

3. Reprezentatywne wyniki:

Aby ocenić chimery, należy pobrać i przetworzyć zarodki do analizy rozmieszczenia tkanek gospodarza i dawcy. Do wykrywania komórek przepiórczych stosuje się immunohistochemię z wykorzystaniem przeciwciała QcPN (opisanego w pkt. 3), a do wykrywania komórek myszy stosuje się hybrydyzację in situ na skrawkach parafiny 6. Komórki dawcy powinny być ograniczone do nabłonka i nie powinno być dowodów na istnienie tkanek mezenchymalnych dawcy (ryc. 1). Obecność izolowanych komórek dawcy w mezenchymie wskazuje na obecność zanieczyszczonych komórek grzebienia nerwowego, które zakłócą każdą interpretację morfologiczną ze względu na wpływ tych komórek na wiele aspektów rozwoju twarzy (np. 10). Po przekonaniu, że technika przeszczepu jest wolna od zanieczyszczającego mezenchymy, można zastosować dalsze morfologiczne lub molekularne pomiary wyników do oceny chimer. Dla naszych celów wykryliśmy obecność ektopowych chrząstek i kości, które odpowiadały duplikacjom górnej szczęki, które zostały wywołane przez przeszczepione tkanki (ryc. 2), oraz zmiany molekularne w tkankach mezenchymalnych w odpowiedzi na przeszczepioną ektodermę (ryc. 3)5,6.

figure-protocol-1
Rysunek 1. Ocena chimeryzmu (A) Barwienie anty-QcPN służy do wykrywania komórek przepiórczych w chimerach piskląt przepiórczych. Nie ma dowodów na barwienie w mezenchymie. (B) Hybrydyzacja in situ służy do wykrywania ekspresji transkryptów SINE B2 w chimerach myszy-piskląt. Ekspresja jest ograniczona do ektodermy składającej się z przeszczepu.

figure-protocol-2
Rysunek 2. Barwienie trichromowe wskazuje na duplikację szkieletu górnej szczęki w (A) chimerze piskląt przepiórczych i (B) chimerach piskląt myszy.

figure-protocol-3
Rysunek 3. Ektoderma reguluje ekspresję genów w mezenchymie. (A) Normalna ekspresja Bmp7 w mezenchymie zarodka pisklęcia (radioaktywna hybrydyzacja in situ z sygnałem dodatnim pseudozabarwionym na czerwono w Adobe Photoshop). (B) Ekspresja Bmp7 jest indukowana w mezenchymie przylegającej do przeszczepu (strzałka) w zarodkach chimerycznych.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zastosowanie tej metody przeszczepu pozwoliło nam ustalić, że ektoderma zawiera informację sygnalizacyjną, która reguluje polaryzację grzbietowo-brzuszną i proksodywne przedłużenie górnej szczęki. Podobieństwo wyników przy użyciu ektodermy przepiórczej lub myszy oraz zachowanie sygnałów molekularnych w tej tkance wśród wielu gatunków 6,11 wskazuje, że jest to wysoce konserwatywne centrum sygnalizacyjne wśród kręgowców. Co więcej, inni badacze zastosowali podobne techniki do przetestowania właściwości sygnaliza...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca została sfinansowana przez R01-DE018234 i R01-DE019638.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1x PBSTektronix, Inc.
DMEMUniwersytet Kalifornijski - San FranciscoCCFDA003
BSASigma-AldrichA7906
DispaseGIBCO, firmy Life Technologies17105-041
Szalka Petriego 35x10 mmFalcon BD1008
No. 5 Kleszcze DumontNarzędzia do nauki precyzyjnej11252-20
NożyczkiFine Science Tools14058-11
Nożyczki sprężynoweFine Science Tools15010-11
Uchwyt na igłęFine Science Tools26016-12
Igła wolframowaFine Science Tools26000
Rurka mikrokapilarna Drummond Scientific3-000-225-G
Pipety PasteuraFisher Scientific13-678-6B
Nożyczki sprężynoweFine Science Tools15010-11
Uchwyt ostrzaFine Science Tools10052-11
ŻyletkaFine Science Tools10050-00
TEKZR114

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Noden, D. M. The Role of the Neural Crest in Patterning of Avian Cranial Skeletal, Connective, and Muscle Tissues. Developmental Biology. 96, 144-144 (1983).
  2. Bronner-Fraser, M., Stern, C. Effects of Mesodermal Tissues on Avian Neural Crest Cell Migration. Developmental Biology. 143, 213-213 (1991).
  3. Schneider, R. A. Neural crest can form cartilages normally derived from mesoderm during development of the avian head skeleton. Developmental Biology. 208, 441-441 (1999).
  4. Couly, G. Interactions between Hox-negative cephalic neural crest cells and the foregut endoderm in patterning the facial skeleton in the vertebrate head. Development. 129, 1061-1061 (2002).
  5. Evans, D. J., Noden, D. M. Spatial relations between avian craniofacial neural crest and paraxial mesoderm cells. Dev Dyn. , (2006).
  6. Hu, D., Marcucio, R., Helms, J. A. A zone of frontonasal ectoderm regulates patterning and growth in the face. Development. 130, 1749-1749 (2003).
  7. Hu, D., Marcucio, R. S. Unique organization of the frontonasal ectodermal zone in birds and mammals. Dev Biol. 325, 200-200 (2009).
  8. Le Lièvre, C. S., Le Douarin, N. M. Mesenchymal derivatives of the neural crest: analysis of chimaeric quail and chick embryos. Journal of Embryology and Experimental Morphology. 34, 125-125 (1975).
  9. Bollag, R. J. Use of a repetitive mouse B2 element to identify transplanted mouse cells in mouse-chick chimeras. Exp Cell Res. 248, 75-75 (1999).
  10. Korn, M. J., Cramer, K. S. Windowing chicken eggs for developmental studies. J Vis Exp. , (2007).
  11. Eames, B. F., Schneider, R. A. Quail-duck chimeras reveal spatiotemporal plasticity in molecular and histogenic programs of cranial feather development. Development. 132, 1499-1499 (2005).
  12. Odent, S. Expression of the Sonic hedgehog (SHH ) gene during early human development and phenotypic expression of new mutations causing holoprosencephaly. Hum Mol Genet. 8, 1683-1683 (1999).
  13. Szabo-Rogers, H. L. Novel skeletogenic patterning roles for the olfactory pit. Development. 136, 219-219 (2009).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Craniofacial DevelopmentEctodermal EpitheliaQuail Chick ChimerasMouse Chick ChimerasTissue TransplantationUpper Jaw EctodermNucleolar MarkerBMP Seven ExpressionTrichrome StainingIn Situ Hybridization

Related Articles