Rozwój dróg oddechowych jest inicjowany przez 9 dzień embrionalny (E9) wraz z pojawieniem się komórek Nkx2.1 dodatnich w brzusznym endodermalnym jelicie przednim1,2. Separacja rurki przełykowo-tchawiczej ustąpi przez E11.5, gdy rurki można rozróżnić jako odrębne jednostki, z których każda jest otoczona tkanką mezenchymalną3. Sygnalizacja Wnt odgrywa kluczową rolę w specyfikacji dróg oddechowych, ponieważ delecja Wnt2 i Wnt2b, wyrażona przez mezenchymę splanchniczną, a delecja β-kateniny z endodermalnego nabłonka oddechowego spowoduje agenezję płuc4,5. Nasze wcześniejsze badania wykazały, że delecja Wls, receptora ładunkowego pośredniczącego w wydzielaniu wszystkich ligandów Wnt, z endodermalnych dróg oddechowych powoduje hipoplazję płuc, defekty w rozwoju naczyń płucnych i nieprawidłowy wzorzec mezenchymii tchawicy6,7. Dane te potwierdzają znaczenie wzajemnego oddziaływania nabłonkowo-mezenchymalnego w różnicowaniu i specyfikacji komórek, jak wykazano również w innych badaniach8,9.
Badanie najwcześniejszych etapów rozwoju płuc opiera się na technikach genetycznych, in vitro i ex vivo, które pozwoliły nam lepiej zrozumieć mechanizmy rządzące tożsamością oddechową10-16. Całe kultury eksplantatów płuc w interfazie cieczy powietrznej zostały szeroko wykorzystane do badania wpływu czynników wzrostu we wczesnych stadiach morfogenezy rozgałęzień płucnych10,17,18. Chociaż metoda ta jest stosowana do odczytywania zmian morfologicznych, takich jak morfogeneza rozgałęzień i modulacja ekspresji genów, ogranicza się ona do badania wczesnych etapów procesu rozwojowego, ponieważ sama hodowla nie wspomaga rozwoju układu naczyniowego17. Rozwój chrząstki tchawicy wymaga dłuższego czasu inkubacji, który może być niezgodny z tą techniką hodowli.
Aby przeanalizować rolę sygnalizacji Wnt podczas tworzenia dróg oddechowych, dostosowaliśmy standardowe techniki do potrzeb naszych badań embrionalnych. Zmodyfikowaliśmy objętości, czasy barwienia, cykle przetwarzania do zatapiania parafiny i czas oczyszczania tkanki tchawicy płucnej. Głównym celem optymalizacji technik opisanych w niniejszym badaniu była analiza najwcześniejszych etapów rozwoju tchawicy u myszy, które mają miejsce od E11 do E14.5. Korzystając z linii myszy reporterowych Axin2LacZ precyzyjnie określiliśmy miejsca aktywności Wnt/β-kateniny w rozwijającej się mezenchymie tchawicy. Dostosowaliśmy również procedurę barwienia lektyny do całej tkanki tchawicy wierzchowca. Dzięki temu byliśmy w stanie zwizualizować kondensacje mezenchymalne i przewidzieć miejsca, w których będzie zachodzić chondrogeneza. Barwienie całego wierzchowca i skrawków tkanki embrionalnej uzyskanej od myszy WlsShhCre, w połączeniu z zaawansowanymi technikami mikroskopowymi, pozwoliło nam odkryć rolę ligandów Wnt wytwarzanych przez nabłonek tchawicy w kształtowaniu tchawicy.