Хориоаллантоическая мембрана (CAM) птичьего эмбриона является очень полезным и применимым инструментом для различных областей исследований. Специальная ex ovo модель японского перепела CAM подходит для фотодинамического исследования лечения.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Хориоаллантоическая мембрана (CAM) птичьего эмбриона является очень полезным и применимым инструментом для различных областей исследований. Специальная ex ovo модель японского перепела CAM подходит для фотодинамического исследования лечения.
Хориоаллантоическая мембрана (CAM) птичьего эмбриона представляет собой тонкую, экстраэмбриональную мембрану, которая функционирует как первичный орган дыхания. Его свойства делают его отличной экспериментальной моделью in vivo для изучения ангиогенеза, роста опухоли, систем доставки лекарств или фотодинамической диагностики (PDD) и фотодинамической терапии (PDT). В то же время эта модель отвечает требованию о замене экспериментальных животных подходящей альтернативой. Ex ovo культивируемый эмбрион обеспечивает легкое нанесение вещества, доступ, мониторинг и документирование. Наиболее часто используемым является цыпленок CAM; Однако в данной статье описываются преимущества японской перепелиной CAM как недорогой и высокопроизводительной модели. Еще одним преимуществом является более короткое эмбриональное развитие, что позволяет увеличить экспериментальную текучесть кадров. Здесь исследуется пригодность перепелиного CAM для PDD и PDT рака и микробных инфекций. В качестве примера описано применение фотосенсибилизатора гиперицина в комбинации с липопротеинами или наночастицами в качестве системы доставки. Определена оценка повреждений от изображений в белом свете и изменения интенсивности флуоресценции ткани CAM при фиолетовом свете (405 нм) совместно с анализом гистологических срезов. Перепелиный CAM четко показал влияние ФДТ на сосудистую систему и ткани. Кроме того, могут наблюдаться такие изменения, как капиллярное кровоизлияние, тромбоз, лизис мелких сосудов и кровотечение из более крупных сосудов. Японский перепел CAM является перспективной моделью in vivo для фотодинамической диагностики и исследований терапии, с применением в исследованиях опухолевого ангиогенеза, а также антиваскулярной и антимикробной терапии.
Модель куриной хориоаллантоической мембраны (CAM) хорошо известна и широко используется в различных областях исследований. Это богато васкуляризованный экстраэмбриональный орган, обеспечивающий газообмен и транспорт минералов1. Благодаря прозрачности и доступности этой мембраны отдельные кровеносные сосуды и их структурные изменения можно наблюдать в режиме реального времени2. Несмотря на преимущества, цыпленок CAM также имеет некоторые ограничения (например, более крупные селекционные мощности, производство яиц и потребление кормов), которых можно избежать, используя другие виды птиц. В этом протоколе описана альтернативная модель ex ovo CAM с использованием эмбриона японского перепела (Coturnix japonica). Благодаря своим небольшим размерам, он позволяет использовать гораздо большее количество экспериментальных особей, чем куриный CAM. Более того, более короткое 16-дневное эмбриональное развитие перепелиных эмбрионов является еще одним преимуществом. Первые более крупные сосуды на перепелином CAM появляются в эмбриональный день (ЭД) 7. Это можно напрямую сравнить с развитием эмбриона цыпленка (стадии 4-35); однако более поздние стадии развития уже не сопоставимы и требуют меньше времени для эмбриона перепела3. Интерес представляет регулярное возникновение микрососудистых разветвлений, аналогичных таковым у куриных CAMs 4,5,6. Быстрое половое созревание, высокая яйценоскость и недорогая селекция являются другими примерами, которые благоприятствуют использованию этой экспериментальной модели7.
Птичья модель CAM часто используется в исследованиях фотодинамической терапии (ФДТ)8. ФДТ используется для лечения нескольких форм рака (небольшие локализованные опухоли) и других неонкологических заболеваний. Его принцип заключается в доставке флуоресцентного препарата, фотосенсибилизатора (ПС), к поврежденной ткани и его активации светом соответствующей длины волны. Одним из проспективных ПС, используемых в исследованиях, является гиперицин, первоначально выделенный из лекарственного растения зверобой (Hypericum perforatum)9. Сильные фотосенсибилизирующие эффекты этого соединения основаны на его фотохимических и фотофизических свойствах. Они характеризуются множественными пиками возбуждения флуоресценции в диапазоне 400-600 нм, которые индуцируют излучение флуоресценции примерно на 600 нм. Максимумы поглощения гиперицина в спектральном диапазоне находятся в диапазоне 540-590 нм, а максимумы флуоресценции находятся в диапазоне 590-640 нм9. Для достижения этих фотосенсибилизирующих эффектов гиперицин возбуждается лазерным светом на длине волны 405 нм после местного введения10. При наличии света гиперицин может проявлять вирулицидный, антипролиферативный и цитотоксический эффекты11, при этом отсутствует системная токсичность, и он быстро высвобождается из организма. Гиперицин является липофильным веществом, которое образует нерастворимые в воде, нефлуоресцентные агрегаты, поэтому несколько типов нанонесущих, таких как полимерные наночастицы12,13 или липопротеины высокой и низкой плотности (ЛПВП, ЛПНП)14,15, используются для его доставки и проникновения в клетки. Поскольку CAM является естественно иммунодефицитной системой, опухолевые клетки могут быть имплантированы непосредственно на поверхность мембраны. Модель также хорошо подходит для регистрации степени повреждения сосудов, вызванного ФДТ, в соответствии с определенной оценкой16,17. Свет более низкой интенсивности по сравнению с ФДТ может быть использован для фотодинамической диагностики (ФДД). Мониторинг тканей под фиолетовым возбуждением светодиодный свет также приводит к фотоактивации фотосенсибилизаторов 18,19,20, что приводит к излучению флуоресцентного света, но это не обеспечивает достаточно энергии для запуска реакции ФДТ и повреждения клеток. Это делает его хорошим инструментом для визуализации и диагностики опухолей или мониторинга фармакокинетики используемых PSs14,15.
В данной статье описана подготовка анализа перепела ex ovo CAM с выживаемостью более 80%. Эта культура ex ovo успешно применялась в большом количестве экспериментов.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Исследование проводилось в соответствии с институциональными руководящими принципами. Все оборудование и реагенты должны быть автоклавированы или стерилизованы 70% этанолом или ультрафиолетовым светом.
1. Инкубация яиц
2. Ex ovo культура подготовка
ПРИМЕЧАНИЕ: После первоначальной инкубации яйца пригодны для начала культивирования ex ovo .

Рисунок 1: Ex ovo культура приготовления. (A) Японские перепелиные яйца по мере их хранения и инкубации. (B) Дезинфекция поверхности яиц этанолом. (C) Яичная скорлупа разрезается ножницами. (D) Содержимое яйца опорожняется в колодец. (E) Правильно подготовленный 3-дневный эмбрион с развивающейся сосудистой системой CAM. F) культуральные пластины, хранящиеся в инкубаторе. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2: 6-луночная культуральная пластина с эмбрионами и силиконовыми кольцами, размещенными сверху. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
3. Инокуляция опухолевых клеток
ПРИМЕЧАНИЕ: Все процедуры требуют использования стерильного ламинарного проточного шкафа.

Рисунок 3: Инокуляция КАМ опухолями. (А) Аспирация сфероидов пипеткой и (Б) имплантация на поверхность КАМ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
4. Применение фотосенсибилизатора
5. PDD и PDT

Рисунок 4: Обработка CAM лазерным светом. Этот снимок был сделан в иллюстративных целях. Для PDD или PDT комната должна быть темной. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
6. Подготовка CAM к дальнейшей оценке

Рисунок 5: CAM-ткань для фрактального анализа. После PDT CAM фиксируется, монтируется на слайде и высушивается для фрактального анализа. Снимок был сделан в белом свете с помощью трансиллюминатора. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Локализация опухоли на поверхности CAM затруднена при белом свете. Фотосенсибилизатор (здесь, гиперицин), используемый при PDD, как ожидается, будет избирательно поглощаться опухолью и помогает визуализировать опухоль. Добавление гиперицина и использование флуоресцентного света (например, 405 нм) показали, что опухоль (плоскоклеточный рак TE1) находится в очень хорошем положении (рисунок 6А). Гистологический анализ показал, что жизненно важные опухолевые клетки вторгаются в здоровые ткани. Б...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для успешного выращивания ex ovo важно следовать протоколу выше. Более того, если яйца не открыты достаточно тщательно или во время выращивания недостаточно влажности, желточный мешок прилипает к скорлупе и часто разрывается. Начало культивирования ex ovo во время около 60 ч инкубации яиц обеспечивает высокую выживаемость эмбрионов, так как они уже достаточно велики, чтобы пережить обработку. На более поздних стадиях развития CAM становится тоньше и прилипает к яичной скорлупе, что приводит к разрывам м...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов.
Работа была поддержана VEGA 2/0042/21 и APVV 20-0129. Вклад В. Хантошовой является результатом реализации проекта: Открытое научное сообщество для современных междисциплинарных исследований в области медицины (Аббревиатура: OPENMED), ITMS2014+: 313011V455 при поддержке Интегрированной инфраструктуры Операционной программы, финансируемой ERDF.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 6-луночный планшет для клеточных культур | Sarstedt | 83.392 | Прозрачный полистирол, стерильный |
| CO2 инкубатор ESCO CCL-0508 | ESCO, Сингапур | CCL-050B-8 | CO2 инкубатор для клеточных культур |
| cryocut Leica CM 1800 | Reichert-Jung, США | ||
| цифровой фотоаппарат Canon EOS 6D II | Canon, Япония | ||
| диодный лазер 405 нм | Ocean Optics, США | ||
| DMSO | Sigma-Aldrich | 67-68-5 | диметилсульфоксид |
| эозин | Sigma-Aldrich | 15086-94-9 | |
| этанол | Sigma-Aldrich | 64-17-5 | |
| тонкая щетка размер 2 | Faber-Castell | 281802 | щетка для разделения CAM и манипуляций |
| с глутаральдегидом | Sigma-Aldrich | 111-30-8 | |
| гематоксилин | Sigma-Aldrich | 517-28-2 | |
| гиперицин | Sigma-Aldrich | 84082-80-4 | |
| инкубатор Bios Midi | Bios Sedl any, Чехия | Инкубатор с принудительной тягой для первичной инкубации | |
| инкубатор Memmert IF160 | Memmert, Германия | Инкубатор с принудительной циркуляцией воздуха для инкубации CAM | |
| Kaiser slimlite plano, светодиодный световой короб | Kaiser, | Германия 2453 | Трансиллюминатор |
| светодиодный светильник 405 нм | изготовленный на заказ круглый светодиодный свет | ||
| макрообъектив Canon MP- E 65 mm f/ 2.8 | Canon, Япония | ||
| микроскоп Kapa 2000 | Kvant, Словакия | оптический микроскоп микротом | |
| Auxilab 508 | Auxilab, Испания | ручной ротационный микротом | |
| параформальдегид | Sigma-Aldrich | 30525-89-4 | |
| Paraplast Plus | Sigma-Aldrich | P3683 | парафиновая среда для встраивания в ткани |
| PBS | Sigma-Aldrich | P4417 | Фосфатные солевые буферные |
| ножницы Castroviejo | Orimed | OR66-108 | микроножницы для разделения CAM |
| программное обеспечение ImageJ 1.53 | общедоступная | программа обработки и анализа изображений | |
| стоковое решение HDL | Sigma-Aldrich | 437641-10MG | липопротеины высокой плотности |
| стоковый раствор LDL | Sigma-Aldrich | 437644-10MG | липопротеины низкой плотности |
| Ткань-Tek O.C.T. Соединение | Sakura Finetek | 4583 | Оптимальная температура резки Компаунд 118 мл для отжимных бутылок |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.