鸡胚的去壳培养

Biology II

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Summary

鸡(家鸡)作为发育生物学的模式生物的一个优势是胚胎的发育在母体之外,并能方便地进行实验操作。许多技术可以使科学家对壳內的鸡胚进行研究,但它们对发育晚期的胚胎操作受到一定限制。值得庆幸的是,鸡胚还可以在壳外,也就是去壳进行培养。去壳培养的一个好处是能方便接触到组织,否则尤其是对于晚期发育阶段的胚胎,由于蛋壳的存在或鸡在蛋壳内的位置无法接触这些组织。

去壳培养有两个主要的方法:全蛋黄培养和移植培养。全蛋壳培养时,蛋壳被敲碎,里面的内容会被转移到一个简单的培养容器中。而在移植培养方法中,胚胎会从蛋黄中分离出来并固定在培养容器中来维持膜的张力,它对于正常发育很重要。

本短片将给出全蛋黄培养和移植培养技术的基本操作步骤,并将讨论在蛋壳外培养鸡胚的好处和坏处。最后,还会讨论到去壳培养的实验应用,演示如何用该技术来帮助显微观察胚胎和基因操作晚期胚胎。

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JoVE Science Education Database. 模式生物II:小鼠,斑马鱼和鸡. 鸡胚的去壳培养. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

鸡胚的发育在母体外进行,因此它是一个研究发育途径的通用模式生物。然而蛋壳阻碍了某些实验中对胚胎的操作。值得庆幸的是,利用一些常见的实验室材料,鸡胚可以在壳外进行孵育,这也被称为“去壳培养”。本短片中,您将学习到去壳培养的基本原理,两种不同培养方式的逐步操作过程,和该技术在发育学研究中的一些应用。

在讲如何去壳孵育小鸡前,让我们先看看这一技术的一些原理。鸡胚在蛋壳内的发育与包裹蛋黄的蛋黄膜紧密相关。蛋内其他的空间被蛋清,也就是蛋白充满,它起着保护胚胎并提供蛋白质供给的作用。蛋壳外的培养可以是全蛋黄培养,将鸡蛋内所有组分放到一个小的容器内。也可以是将胚胎组织切下来用去壳嫁接培养。这两种技术与使用开窗鸡蛋相比都有显著的优势。

首先,晚期的鸡胚由于有在包裹鸡的膜中有许多 重要血管的存在,开窗会很困难。因而去壳的方法对于操作晚期鸡胚更好。

第二,由于去壳培养的鸡胚可以放入到成像设备中,它们更易于进行高分辨率成像。此外,将胚胎从蛋壳中分离出来可以将大量的组织暴露出来用于实验操作,如显微解剖和显微注射。

由于鸡胚靠蛋壳提供保护和基本微量元素,没有蛋壳的胚胎要得到存活需要一些额外的看护。例如,培养室的设计是维持无菌,湿润的环境,营养物质必须以白蛋白或培养液的形式提供。对于长期培养,还需要碎蛋壳作为钙源。另外,支撑胚胎的膜上的张力对于正常发育也很重要,所以去壳培养的成功还需要培养时保持膜的正常形态。

现在您已经知道了基本的知识,来把小鸡放出来吧!准备全蛋黄去壳培养,要先将鸡蛋放在37.5度孵育到所要的发育阶段。

等待的这段时间,可以准备好培养室,培养皿,称量船和吊带,它常用来盛放鸡蛋内的物质。先将这些物品用紫外照射或酒精处理来灭菌。另外将培养室的外腔盛满无菌水来维持在孵育维持湿度。

当鸡蛋准备好后,将它们水平放置几分钟这样胚胎将升到顶部。然后敲破底部的蛋壳并小心地将蛋内的物质转移到培养室。最后,将培养容器盖上盖子来维持湿度,并将其全部放入到孵育箱中培养直到达到下游操作所需的发育阶段。

移植培养是去壳培养之外的另一种选择,它在再将胚胎从蛋壳中取出后还需要些额外的步骤。

在该技术中,要小心将蛋黄膜从蛋黄中分开,用它来盛放发育中胚胎。然后将膜裱好来保持表面张力,可将其紧绷未在一个玻璃环上,或将其简单地贴在滤纸上。裱好后,加入培养液来覆盖组织,并将胚胎置于加湿的培养皿中。现在就可将嫁接的胚胎放回孵育箱中培养长达24小时得到进一步发育。

学习了去壳培养的原理和方法后,我们就可以来做一些鸡的游戏了。

当您需要改变晚期胚胎中的基因表达时,去壳培养尤为有用。一种方法是电转化,它是使用电流来使是细胞膜通透,遗传物质得以到引入。由于去壳培养的胚胎可以很方便地进行成像,对遗传物质的摄入能轻易地通过整个胚胎的荧光成像来得到验证。

去壳培养还使对细胞动态的实时成像成为可能。人类肿瘤细胞可利用鸡绒毛尿囊膜CAM的血管来形成肿瘤。肿瘤形成后,可将荧光颗粒直接注射到血液中用来实时追踪。肿瘤组织中颗粒的富集可以作为血管发生或新血管形成的指示。

尽管移植技术可以对整个胚胎进行培养,某些实验需要在培养前将胚胎组织解剖开。例如,发育中的神经组织可被分离出来在玻璃盖玻片上生长。孵育一段时间后,被称为神经脊的一类特殊细胞会从组织中迁移出来。使用实验试剂进行处理并延时成像可以用来检测调控细胞迁移的因子。

您刚观看的是JoVE对去壳培养的教学短片。本短片包括了去壳培养的原理,整蛋黄培养和移植方法的基本知识,以及目前将这些技术应用到实验室的一些方法。感谢观看!

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