Metody hodowli in vitro wykorzystujące całe zarodki są dobrze przystosowane do badania mechanizmów sygnalizacyjnych związanych z organogenezą embrionalną, które są trudno dostępne w macicy. Całe zarodki zapewniają integralność tkanek i wsparcie odpowiednie dla interakcji tkankowych, które mają kluczowe znaczenie dla szybkiego wystąpienia mechanizmów sygnalizacyjnych niezbędnych dla różnych procesów komórkowych podczas organogenezy. Podczas gdy całe hodowle zarodków stanowią platformę dla wielu zastosowań, takich jak badania transplantacyjne, manipulacje genetyczne i tkankowe, badania implantacji koralików, badania toksykologiczne itp., obecnie stosowane systemy hodowli zarodków są głównie zależne od surowicy dla prawidłowego wzrostu i utrzymania zarodków w kulturze1-9.
Surowica została wykorzystana jako jeden z głównych składników od 10-100% pożywki hodowlanej 6-8,10,11. Jednak skład surowicy nie jest dobrze określony i może się różnić w zależności od zwierzęcia i za każdym razem, gdy surowica jest zbierana. Podczas gdy laboratoryjne przygotowanie surowicy jest czasochłonne i wiąże się z rygorystycznymi procedurami, surowica pozyskiwana komercyjnie wykazuje znaczną zmienność między różnymi partiami i podnosi koszty eksperymentalne. Ponadto surowica może zawierać nieznane czynniki, takie jak czynniki wzrostu, hormony lub inne białka, które mogą potencjalnie wpływać na wynik niektórych eksperymentów, zwłaszcza tych, które obejmują badanie cząsteczek sygnałowych ważnych w interakcjach tkankowych. Badania wykazały, że dodanie surowicy do hodowli może potencjalnie zmienić wewnątrzkomórkowe poziomy niektórych cząsteczek sygnałowych, takich jak cykliczny monofosforan adenozyny (cAMP) i białka zaangażowane w sygnalizację mitogenną oraz szlaki sygnałowe kinazy fosfoinozytolu 3 (PI 3)12-14. W przeciwieństwie do nich, system hodowli bez surowicy zapewnia zalety środowiska wolnego od antygenów, abstynencji od biologicznie aktywnych enzymów, które mogą zmieniać procesy komórkowe i umożliwia spójność między eksperymentami.
W obecnym badaniu, użyliśmy pożywki hodowlanej bez surowicy, przygotowanej z dostępnych na rynku suplementów pożywek komórek macierzystych, do hodowli całych zarodków w połowie ciąży w atmosferze 95% O2 / 5% CO2 w aparacie do hodowli w butelce w temperaturze 37 °C15,16. Zarodki myszy hodowane przez 16 do 40 godzin w tych określonych warunkach wykazywały postęp w rozwoju morfologicznym całego ciała embrionalnego i różne struktury, takie jak serce, kończyny, mózg i oczy, wskazują na odpowiedni poziom proliferacji komórek, migracji, różnicowania i interakcji tkankowych. Analiza molekularna rozwoju embrionalnego w hodowli jednego ze złożonych układów narządów, takich jak oko, wykazała, że rozwój oka jest zgodny z tym, który obserwuje się w tkance oka u zarodków rozwijających się w macicy (Kalaskar i Lauderdale, w przygotowaniu). W ten sposób pokazujemy, że zarodki myszy hodowane w połowie ciąży wykazują postępujący wzrost i rozwój morfologiczny porównywalny do obserwowanego u zarodków rozwijających się w macicy.