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Biology

Trapianti viso a doi: 10.3791/50697 Published: March 26, 2014
* These authors contributed equally

Summary

Una tecnica per il trapianto "Extreme anteriore dominio" dei tessuti del viso tra Xenopus laevis embrioni è stato sviluppato. Tessuto può essere spostato da un gene espressione sfondo in un'altra, permettendo lo studio delle esigenze locali di sviluppo craniofacciale e di segnalazione interazioni tra regioni facciali.

Abstract

Malformazioni congenite craniofacciali si verificano in 1 su ogni 700 nati vivi, ma l'eziologia è raramente noto a causa della limitata comprensione dello sviluppo cranio-facciale. Per identificare dove percorsi e tessuti segnalazione agiscono durante patterning del viso sviluppo, una tecnica 'trapianto di faccia' è stato sviluppato in embrioni di rana Xenopus laevis. Una regione di presuntiva tessuto facciale (il "Extreme anteriore Domain" (EAD)) viene rimosso da un embrione donatore in fase tailbud, e trapiantato in un embrione ospite della stessa fase, di cui la regione equivalente è stato rimosso. Questo può essere usato per generare una faccia chimerico in cui il tessuto ospite o donatore ha una perdita o guadagno di funzione in un gene, e / o include un'etichetta lignaggio. Dopo la guarigione, il risultato dello sviluppo è monitorato, e indica ruoli della via di segnalazione all'interno del donatore o circostanti tessuti dell'ospite. Xenopus è un modello valido per lo sviluppo viso, come la regione facciale è grande e facilmente unaccessible per micromanipolazione. Molti embrioni possono essere analizzati, nel corso di un breve periodo di tempo dal momento che lo sviluppo avviene rapidamente. I risultati nella rana sono rilevanti per lo sviluppo umano, dal momento che i processi cranio-facciali appaiono conservati tra Xenopus e mammiferi.

Introduction

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Per comprendere i meccanismi alla base difetti cranio-facciali congenite 1-2, tessuti importanti e il loro contributo di segnalazione durante lo sviluppo craniofacciale deve essere identificato. Nella rana Xenopus laevis, parte del viso, compresa la bocca e la forma narici dal "Extreme anteriore Domain" (EAD), dove ectoderma e l'endoderma sono direttamente giustapposti 3-4. L'EAD funge anche da centro di segnalazione di influenzare i tessuti circostanti, tra cui la cresta neurale cranica, che forma le mascelle e altre regioni facciali 5. Per identificare i geni che contribuiscono alla funzione EAD, una tecnica di 'trapianto di faccia' è stato sviluppato, in cui il tessuto viene trapiantato da un donatore in un embrione di accoglienza, dopo aver rimosso la regione ospitante corrispondente. Seguendo il trapianto, con conseguente sviluppo facciale viene valutata. Pertanto, gli effetti della perdita di funzione (OL) o guadagno di funzione (GOF) per un gene specifico nell'EAD sono analizzati localmente, dove il resto della head e il corpo è composto di tipo selvatico tessuto. Il trapianto di reciprocità può essere effettuato, se di tipo selvatico tessuto viene trapiantato in embrioni con LOF globale o GOF in geni specifici. Il trapianto è stato frequentemente utilizzato in Xenopus e pulcino studi 6. Ad esempio, Xenopus trapianto ha affrontato induzione homogenetic neurale, obiettivo e competenza neurale, e neural crest migrazione 7-10. Quaglia-chick innesto chimerico ha analizzato lo sviluppo della piastra anteriore neurale, anteriore cresta neurale, cresta neurale, e le ossa craniche 11-14. Questa è la prima tecnica di trapianto per lo studio dello sviluppo craniofacciale in Xenopus. Questa tecnica ha dimostrato un nuovo ruolo per gli inibitori di Wnt Frzb1 e della Mezzaluna nella regolazione della formazione di membrana basale in bocca presuntiva 5. Xenopus laevis è un modello ideale per lo studio dello sviluppo cranio-facciale come embrioni sono grandi, sviluppare esternamente, unnd il volto è facilmente visibile, permettendo micromanipolazione e di imaging di sviluppo. Meccanismi sottostanti lo sviluppo del viso appaiono conservati, indicando che accertamenti effettuati nella rana forniscono informazioni in sviluppo umano 4,15-16.

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Protocol

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1. Reagenti Preparazione

  1. 10x MBS: Preparare 1 L di 10x modificata di Barth Saline (MBS) soluzione 17. Fare riferimento alla Tabella 1, reagenti, gli ingredienti e le istruzioni. Utilizzare acqua distillata per tutte le soluzioni. Mescolare in un bicchiere, con un ancoretta, fino al completo scioglimento. Tutte le soluzioni devono essere effettuate a temperatura ambiente.
  2. 1x MBS: Diluire 100 ml di soluzione 10x MBS in 900 ml di acqua distillata per fare 1 l di 1x MBS. Aggiungere 0,7 ml di 1 M CaCl 2 soluzione.
  3. 0.1x MBS: diluire 1x MBS per preparare 1 L di soluzione 0,5 x MBS e 2 L di 0.1x soluzione MBS. Per 1 L di 0.1x soluzione MBS, aggiungere 1 ml di 10 mg / ml soluzione gentamicina. La soluzione MBS 0.1x con gentamicina sarà utilizzato per coltura degli embrioni a lungo termine.
  4. Ficoll / MBS: Aggiungi 15 grammi di Ficoll 400-500 ml di soluzione 0,5 x MBS. Mescolare energicamente. Aggiungere una barra di agitazione e mescolare fino Ficoll è completamente dissolto (diverse ore).
  5. 70% di etanolo: Diluire 100% di etanolo al 70% di etanolo utilizzandoacqua distillata.

2. Preparazione Glass strumenti operativi

  1. Preparazione Needle: Caricare tubi capillari in un estrattore ago.
    1. Estrarre gli aghi base alle impostazioni indicate nella Tabella 2: Impostazioni estrattore ago. Le impostazioni sono per una micropipetta estrattore Sutter Instrument Co. Modello P-80/PC e tubi capillari, come descritto nella Tabella di reagenti e attrezzature specifiche. Tuttavia, queste impostazioni sono specifiche per l'ago estrattore Sutter, e dovranno essere regolata per altre macchine. Le impostazioni possono essere determinate utilizzando un test di rampa, come specificato dal costruttore della macchina.
    2. Tirare 4-6 aghi in preparazione per la procedura. Gli aghi devono essere ripartiti in modo tale che la porzione a ciglia flessibile della punta di vetro viene completamente rimosso, che è tipicamente 2-3 mm di lunghezza. La punta deve essere relativamente rigido, ma ancora abbastanza stretto da essere usato come uno strumento di taglio. Una foto di un ago ideale nella Figura 1A. Conservare gli aghi in una capsula di Petri con una striscia di argilla verso il centro. Premere l'albero di ogni ago nella creta, per tenerlo in luogo e per mantenere la punta affilata fragile dal fondo e sui lati.
  2. Per strumenti aggiuntivi, ottenere copertura scivola in vetro, un paio di lunghe pinze standard di modello, un becco Bunsen, e 3-4 pipette Pasteur in vetro (Size 5 ¾ in).
  3. Strumento pipetta: Per effettuare una pipetta strumento, accendere il bruciatore Bunsen e posizionare la punta di una pipetta Pasteur di vetro nella parte blu della fiamma ruotandolo, in modo che la punta si scioglie e il foro completamente guarnizioni, formando una chiusa, estremità arrotondata . Il arrotondata, punta sigillata viene poi utilizzato per rendere depressioni nel piatto argilla che contiene gli embrioni durante l'operazione. Vedere la Figura 1B.
  4. Ponti di vetro: Per effettuare ponti di vetro, utilizzare pinze modello lungo standard per rompere con cura 3 millimetri da 3 millimetri pezzi di vetro vetrino. Tenendo il pezzo di vetrino con tweezers, posizionare il vetro della fiamma fino a quando tutti e quattro i bordi ammorbidiscono e curva verso il basso, formando una piccola cupola di vetro. I bordi non dovrebbero più essere taglienti. Vedere la Figura 1C.
  5. Conservare i ponti di slittamento copertura in vetro inserendoli, bordi verso il basso, in plastilina, allineando la parte inferiore di una piastra di Petri. Inserire i ponti tale che la parte superiore del ponte rimane sopra la superficie di argilla. Non spingere troppo tale che le interruzioni ponte, e non inserire completamente il ponte nella creta, perché può essere difficile da rimuovere. Dopo la sterilizzazione con una fiamma o etanolo al 70%, i ponti possono essere riutilizzati da esperimento sperimentare.

3. Preparazione per l'operazione Embryo

  1. Foderare una piccola 60 millimetri di plastica piastra di Petri con il pongo. Tra gli usi, la superficie del disco e argilla viene accuratamente lavato con acqua distillata e poi con etanolo al 70%.
    NOTA: Usare rosso, bianco o giallo, Van Aken Plastalina plastilina, che può essere acquistato in un localey o negozio d'arte. Argilla nera non è raccomandato perché rilascia un residuo.
  2. Riempire il piatto con il 3% soluzione di Ficoll 0.5x MBS. La concentrazione salina superiore impedisce dissociazione tessuto, e il Ficoll polisaccaride aiuta ad addensare la soluzione, che aiuta a tenere il viso in posizione.
  3. Utilizzare lo strumento pipetta Pasteur fiammato (vedi Figura 1) per rendere poco profonde, 2-3 mm depressioni nella creta, sulla profondità di un corpo stadio embrionale 20. Rendere 20-30 depressioni, 1-2 mm di distanza, su ciascun lato del piatto, per cui vi è un totale di 40-60 depressioni. Etichettare un lato LOF / GOF, e l'altro lato wild type, incidendo le iniziali nella creta con una pinza.

4. Preoperatorio Embryo Preparazione

  1. Ottenere e cultura Xenopus laevis embrioni utilizzando metodi standard 17. Per una descrizione dettagliata della rana allevamento, consultare Sive et al 17.
    1. Quarantotto ore prima della obta esperimentonelle uova di rana femminili ed effettuare la fecondazione in vitro.
    2. Iniettare 0,5-1 ng di membrana ricoperto GFP mRNA, più eventuali mRNA desiderato o anti-senso oligonucleotidi antisenso morpholino modificati ("Morpholinos") allo stadio di una cellula o in 2 cellule nella fase 2 cellule. La fase di una cellula dura circa 70-90 min. Iniettare un volume totale di 1-3 nl. Al posto di RNA codificanti per una proteina fluorescente (come GFP o RFP RNA), si può iniettare FITC morfolino etichettati o destrano fluorescente. La fluorescenza è importante per determinare se il tessuto guarisce trapiantato e rimane nella testa.
    3. Capped mRNA può essere preparato da un plasmide linearizzato utilizzando un SP6 mMessage mMachine o kit T7. Morpholinos possono essere progettati e ordinati attraverso Gene Strumenti LLC. La quantità di morfolino necessaria per un effetto desiderato deve essere determinato per ciascun gene 18.
    4. Memorizzare gli embrioni iniettati a 15 ° C per 48 ore, fino a raggiungere 19-20 stadio. (Fin tutto o in fasi successive, embrioni stadio secondo la tabella Normale di Xenopus laevis da Nieuwkoop e Faber 19.)
      NOTA: Il giorno della chirurgia, sia embrioni beneficiari e donatori devono essere all'interno di uno stadio di ogni altro per i trapianti di lavorare in modo ottimale. Tuttavia, gli embrioni iniettati con Morpholinos ("morphants") a volte si sviluppano più lentamente di tipo selvaggio o controllare embrioni morphant, rendendo necessario coordinare gli esperimenti in modo che entrambi morphant e tipo embrioni selvatici sono allo stesso stadio. Morphants potrebbero dover essere mantenuta ad una temperatura superiore per 12-24 h prima della procedura. Per aumentare la probabilità che gli embrioni possono essere trovati in fasi corrispondenti, embrioni possono essere mantenuti a temperature diverse. Ventiquattro ore prima dell'esperimento, si dovrebbe dividere gli embrioni in un diversi piatti, e posto morphants a 18-20 ° C e il tipo di embrioni selvatici a 15-18 ° C.
  2. Il giorno dell'esperimento trapianto, remOve gli embrioni da the15 ° C incubatore e lo stadio li secondo Nieuwkoop e Faber 19. Se sono più giovani di ritardo neurula (fase 19), lasciarli a temperatura ambiente per 1-2 ore, fino a raggiungere la fase 19.
  3. Schermo gli embrioni iniettati sotto un microscopio a fluorescenza. Selezionare embrioni che mostrano uniforme, fluorescenza per l'esperimento.
  4. Rimuovere il disordine e possibili contaminanti vicino alla zona operativa. Pulire la superficie operativa, stereomicroscopio e tutti gli strumenti con il 70% di etanolo.
  5. Una volta che gli embrioni sono in fase di 19, rimuovere la membrana vitellina usando # 5/45 pinza Dumont sotto uno stereomicroscopio.
    1. Rimuovere la membrana vitellina di 20-30 di ciascuna di donatore e embrioni ospitante.
    2. Per i primi esperimenti di trapianto di faccia, si dovrebbe praticare con pochi embrioni per ogni condizione. Il metodo è impegnativo e richiede una attenta pratica prima di poter essere usato su larga scala, rapidamente e con successo. Si può lavorare up a fare 20 trapianti / esperimento.
  6. Spostare embrioni ospitanti nel piatto operativo utilizzando una plastica graduato pipetta con la punta tagliata in modo tale che l'apertura è molto più ampio di un embrione (almeno alcuni millimetri). Fare attenzione a non toccare gli embrioni di bolle o la superficie dell'acqua, come embrioni esploderà nella tensione superficiale.
  7. Utilizzare # 5/45 pinze per inserire gli embrioni nelle depressioni argilla, con il posteriore dell'embrione in argilla. Chiudere delicatamente l'argilla intorno alle basi dell'embrione utilizzando le pinze, lasciando il quarto superiore dell'embrione, la testa, sporgente dalla depressione.
  8. Una volta che tutti gli embrioni host vengono fissati nelle loro depressioni, muoversi verso l'altro lato della piastra e cominciare a inserire gli embrioni donatori nelle loro depressioni. Ripetere il processo di protezione degli embrioni nei loro pozzi.

5. Esecuzione del viso Chirurgia dei trapianti

  1. Lama di taglio: Come una lama di taglio per la rimozionedi EAD tessuto del donatore, utilizzare un ago capillare di vetro opportunamente rotto (vedi punto 2.3 e Figura 1).
    NOTA: Si può detenere direttamente il capillare tra le dita (questo funziona bene per le persone con mani piccole) o si può montare l'ago in un supporto del perno insetto. Electrosharpened aghi di tungsteno 17 caricati in un supporto del perno possono essere utilizzati al posto di un ago capillare. Si prega di consultare i titolari pin proposte e gli aghi di tungsteno nella tabella dei reagenti specifici e attrezzature.
  2. Allo stereomicroscopio, inserire l'ago nella testa dell'embrione a fianco della ghiandola cemento. L'ago deve essere inserito in profondità, in modo che passi dall'esterno l'embrione, attraverso la testa, e nel foregut. Trapiantare tutta EAD, tagli dovrebbero estendersi dall'esterno dell'embrione al foregut. Per i trapianti solo ectoderma-, tagli dovrebbero essere meno profondo ed estendere solo attraverso l'ectoderma.
    1. Flick l'ago dalla sinistra alla destra deltesta, per tutta la larghezza della ghiandola cemento. Il rapido passaggio è importante come il moto dà un taglio netto. Fare riferimento alla Figura 2A per una sintesi della tecnica e la Figura 2B per una dimostrazione dei tagli. La ghiandola del cemento e gli occhi sono punti di riferimento importanti per i tagli. L'ordine dei tagli non influenza il risultato e può variare a seconda della preferenza dell'utente o manualità.
  3. Posizionare l'ago all'inizio del taglio precedente, al bordo sinistro della ghiandola cemento, e aspirare l'ago verso l'alto fino a raggiungere il fondo dell'occhio sinistro. Questo creerà un taglio verticale dal bordo sinistro della ghiandola cemento al fondo dell'occhio sinistro.
  4. Posizionare l'ago sul bordo destro della ghiandola cemento, e sfogliare l'ago verso l'alto fino a raggiungere la parte inferiore dell'occhio destro. Questo creerà un taglio verticale dal bordo destro della ghiandola cemento sul fondo dell'occhio destro.
  5. Per asportare completamente il tessuto, flick l'ago dal fondo dell'occhio sinistro sul fondo dell'occhio destro, creando un taglio orizzontale che libererà il tessuto. Tagli possono estendersi dall'esterno dell'embrione al foregut, comprendente sia ectoderma e endoderma nel espianto EAD. In alternativa, i tagli superficiali possono essere utilizzati per ectoderm sola trapianti EAD. Una volta che il tessuto EAD viene rimosso, ci dovrebbe essere un foro rettangolare da fuori dell'embrione al foregut, che si estende dalla ghiandola cemento appena sotto gli occhi (dall'alto in basso). Il foro dovrebbe estendersi dal confine interno dell'occhio sinistro al bordo interno dell'occhio destro (lato a lato). Vedere la Figura 2Bb.
  6. Spingere delicatamente il tessuto asportato sulla punta dell'ago, e sollevarla attraverso il buffer per la parte del piatto contenente embrioni ospitante. Non esporre il tessuto all'aria superficie o diventerà danneggiato.
  7. Asportare lo stesso tessuto dall'embrione ospitante, come per il donatore. Eliminare l'espianto EAD host o salvarlo inserit in faccia donatore, per il trapianto reciproci.
  8. Inserire l'espianto del donatore nel foro ospitante risultante utilizzando # 5/45 pinze.
  9. Una volta che il tessuto donatore sia posizionato correttamente e completamente inserito, posizionare accuratamente un ponte di vetro (vedi Figura 1 e Figura 2BC) sulla faccia dell'embrione di tenere il trapianto in posto. Le estremità del ponte devono inserire nella creta, tenendolo in posizione. Il ponte dovrebbe comprimendo leggermente il tessuto trapiantato, tale che il trapianto si trova a filo con la testa ospitante, senza che sporge dalla testa o sdraiata profondità all'interno della testa. La testa può essere leggermente appiattita dalla polizza di copertura, ma fate attenzione a non danneggiare l'embrione con troppa pressione. Trapianti devono essere effettuate entro 5 minuti.
    NOTA: Un investigatore esperto può eseguire una ventina di trapianti per esperimento, oltre 2-3 ore. Durante questo periodo gli embrioni saranno progredire dalla fase 20-22. Completamento del trapianto di faccias allo stadio 21 o 22 non influisce risultati. Trapianti più tardi (fasi 22-26) può essere fatto, ma sono più difficili come EAD regione mediana priva di cresta si restringe come cranici cresta neurale si porta in faccia. La coerenza di tutti i trapianti è critica.

6. Trapianto di faccia Post-Operazione di recupero

  1. La guarigione richiede in genere 2-3 ore. Lasciare gli embrioni a temperatura ambiente indisturbati nelle loro depressioni argilla con i ponti di vetro tenendo il tessuto del donatore a posto.
  2. Una volta che i trapianti sono guarite, rimuovere con attenzione i ponti di vetro, rimuovere l'argilla intorno alla base degli embrioni usando pinze, e utilizzare una plastica laureato pipetta per aspirare delicatamente gli embrioni di loro depressioni.
  3. Mettere gli embrioni in una capsula di Petri adeguatamente etichettati, a metà pieno di MBS 0.1x pulite con gentamicina.
  4. Far crescere gli embrioni a 15 ° C o 18 ° C per diversi giorni fino a quando non raggiungono l'alimentazione stadio di girino in fase 40, wgallina fenotipi facciali possono essere segnati.
    1. La soluzione MBS 0.1x con gentamicina deve essere cambiata ogni giorno, e gli embrioni morti deve essere rimossa prontamente per evitare contaminazione e morte di altri embrioni.
    2. La bocca si apre allo stadio 40. Nella fase 40-41, si deve verificare che il tessuto trapiantato rimane guarito in luogo visualizzando sua fluorescenza. Trapianti di tanto in tanto cadono, per cui bisogna garantire che tutti gli embrioni ottenuti sono il tessuto del donatore a posto.

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Representative Results

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Tessuto trapiantato deve essere completamente inserita nella testa ospitante dopo il trapianto, come mostrato nella Figura 3A, e hanno un ponte di vetro opportunamente posizionato sulla faccia dell'embrione, come mostrato nella Figura 2BC. Il tessuto donatore trapiantato deve essere dimensionato correttamente per l'apertura ospitante, per il trapianto abbia successo. Il tessuto EAD non deve sporgere dalla testa, in qualsiasi modo, come si vede nelle figure 3B e 3C. Inoltre, il trapianto di faccia non deve essere ruotato relativamente alla sua posizione nel corpo del donatore, come mostrato in Figura 3D. Dopo diverse ore, il tessuto trapiantato e faccia circostante dovrebbero guarire, e il giorno dopo, l'embrione dovrebbero apparire come nell'esempio illustrato nelle figure 4A e 4A '. Si può osservare, in fluorescenza, che il trapianto rimane sul posto in Figura 4B. Nella fase 41, il tessuto trapiantato controllo sarà Contribute alla bocca, e rimarrà fluorescente verde, visto in Figura 4B '. Tipo selvatico EAD tessuto trapiantato nel tipo host selvatici dovrebbe dare luogo a facce normali, se confrontato con imperturbati embrioni wild type. Tuttavia, con il tessuto donatore LOF o GOF, facce dovrebbe guarire e rimanere nella testa, ma questi possono o non possono dar luogo a normali strutture craniofacciali, come mostrato nella figura 3 Dickinson e Sive 5.

Reagente Ingredienti Istruzione
1 M CaCl 2 Soluzione 111 g di CaCl 2 per litro Autoclave e conservare in 1 ml aliquote a -20 o 4 ° C.
10x modificato Saline (MBS) Soluzione di Barth 880 mM NaCl, 51,4 g Regolare il volume fino a 1 L con acqua distillata. Regolare il pH finale 7.8 con NaOH epoi autoclave.
KCl 10 mM, 745,5 mg
10 MgSO mm 4, 1.2 g
HEPES 50 mM (pH 7,8), 11,9 g
25 NaHCO mm 3, 2.1 g
1x MBS Solution Concentrazioni finale: Preparare la soluzione MBS 1x mescolando 100 ml di 10x soluzione MBS sali con 0,7 ml di 1M CaCl 2 soluzione. Regolare il volume fino a 1 L con acqua distillata. Diluire la soluzione per rendere MBS MBS 0,5 x e 0,1 x.
88 mM NaCl
1 mM KCl
0.7 mM CaCl 2
1 mM MgSO4
5 mM HEPES (pH 7.8)
2.5 NaHCO mm 3

Tabella 1. Reagenti, gli ingredienti e le istruzioni.

Calore Tirare Vel. Tempo
800 70 40 50

Tabella 2. Impostazioni Puller Ago *.

* Le impostazioni Needle puller variano da macchina a macchina in modo che ogni laboratorio sarà probabilmente bisogno di ottimizzare le proprie impostazioni ago estrattore.

Figura 1
Figura 1. Strumenti utilizzati. A) mostra un intatto, ago ininterrotta e un ago rotto dopo che la punta flessibile è stato rimosso. B) Rappresenta due strumenti pipette con le loro estremità completamente sigillato e arrotondati. C) mostra tre ponti di vetro del campione. Barre di scala = 1,000 millimetri.

Figura 2
Schema Figura 2 Sintesi del metodo di trapianto di faccia A) Transplant generale:.... Schema del metodo di trapianto di faccia una embrioni vengono iniettati con un agente fluorescente e un morpholino oligonucleotidi antisenso nella fase 1 cella. L'agente fluorescente può essere sia GFP mRNA, morpholino FITC-tag, o destrano fluorescente. B. Bocca presuntiva viene rimosso nella fase 22 da un host di tipo selvaggio embrione e un embrione morphant donatore. Il tessuto trapiantato può anche essere ampliato per includere il naso presuntiva, che si trova direttamente sopra la regione della bocca. Il morphant tessuto del donatore viene trapiantato all'host wild type, e quindi viene fissato in posizione con un ponte di vetro. Arch Grey: cova ghiandola. B) Considerazioni sperimentali. una. Sintesi delle incisioni utilizzate per rimuovere il viso da un embrione donatore. Per l'asportazione chirurgica del volto, fare incisioni da 1 a 4 in ordine. Questo è l'ordine preferito di tagli, ma l'ordine di incisioni può variare. B. Il donatore risultante è mostrato con l'ectoderma e endoderma rimosso dalla faccia, in modo tale che esiste una apertura dall'esterno dell'embrione al foregut. C. Il diagramma mostra il posizionamento ideale del ponte di vetro. I contatti di vetro sia il trapianto di viso e ospite, premendo il tessuto EAD nella testa di opporsi forze effusive di contrazione della ferita durante la guarigione. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3 Figura 3. Schema di embrioni poco dopo il trapianto sono mostrati. Viste frontali. Il tessuto trapiantato è delineato in punti rossi. A e A 'rappresentano un risultato ideale nella fase 22. Il tessuto è completamente inserito e posizionato correttamente nella testa. B e B 'mostrano un trapianto non corretto, con il tessuto parzialmente inserito nella testa. C e C' mostra un trapianto non corretto con la maggior parte del tessuto inserita nella testa, ma la regione eccesso sporge dal sito di guarigione. Questo tessuto si necrose, e inibire la guarigione delle regioni circostanti, correttamente inseriti. D e D 'mostra un trapianto improprio, dove la faccia è stata ruotata nell'ospite, rispetto alla sua posizione nel donatore. Il tproblema guarirà nella testa, ma il volto non svilupparsi normalmente. Cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 4
Figura 4. Embrioni Anziani con esiti ideali sono mostrati. Viste frontali. cg: ghiandola cemento; mo:.. bocca A) Visualizza un embrione un giorno dopo il trapianto, mostrando un trapianto correttamente guarito nella fase 32 A ') mostra questo stesso embrione con una sovrapposizione fluorescente, confermando che il tessuto trapiantato rimane in vigore B. ) mostra lo stesso embrione allo stadio 42, che aveva un morpholino controllo, GFP + trapianto diversi giorni prima. Il volto è sviluppato correttamente. B ')Mostra lo stesso embrione con una sovrapposizione fluorescente, confermando che il tessuto trapiantato rimane in testa e ha contribuito normalmente alle strutture facciali. cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

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Discussion

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Fasi critiche e limitazioni: La procedura di trapianto di faccia EAD è il tempo e il lavoro intenso. Si richiede pratica, mano ferma, e la destrezza di perfezionare. Il protocollo di trapianto di faccia si basa sulla capacità del ricercatore di rimuovere in modo efficiente e il tessuto di trapianto. Se si prende troppo tempo per inserire il trapianto nel volto del padrone di casa, il volto ospite inizierà a contrarsi e guarire. Pinze possono essere utilizzati per espandere delicatamente la regione facciale. Tuttavia, se si è verificato significativa contrazione della ferita, il trapianto non guarire come bene e può essere necessario ridurre di dimensioni per adattarsi nel foro viso del padrone di casa. Dimensioni e la forma del trapianto devono corrisponda approssimativamente alla dimensione e la forma della cavità facciale del destinatario, per consentire l'inserimento di successo.

Trapianti di viso sono più successo se eseguito tra le fasi 19-22, con gli embrioni che sono compensate da palcoscenico. Trapianti di viso Anziani, tra fasi di 22-26, sono possibili, ma sono un più impegnativod può interrompere la migrazione cresta neurale in entrambi i lati del viso in quanto la regione mediana libera-cresta diventa significativamente più stretta dalla fase 22-26.

Sia il ricevente e donatore devono essere in fasi simili per il trapianto di lavorare in modo ottimale. Idealmente, essi dovrebbero essere nella stessa fase, e minimamente devono essere entro poche ore l'uno dall'altro. Embrioni iniettati con oligonucleotidi antisenso-RNA morpholino ("morphants") a volte si sviluppano più lentamente di tipo selvaggio o controllare embrioni morphant, richiedendo che morphants essere coltivate ad una temperatura superiore per abbinare fasi il tipo di embrioni selvatici.

La faccia del tessuto donatore non deve essere ruotata nel corpo ospitante rispetto alla sua posizione originale nella embrione donatore, altrimenti la faccia non svilupparsi normalmente. La ghiandola cemento non deve essere incluso nel trapianto di faccia per la procedura funzioni; viso si sviluppa normalmente senza. Tuttavia, la ghiandola cemento viene spesso incluso in tegli estirpare tessuto facciale perché serve come un indicatore diverso per indicare e posizionare la parte inferiore del trapianto. Questo marcatore aiuterà a evitare ruotare accidentalmente il tessuto durante il trasferimento del tessuto faccia al destinatario. Se il trapianto è stata inserita in modo errato in faccia ospitante, il tessuto del donatore può essere rimosso e scartato. Si può tentare di inserire un nuovo trapianto nello stesso ospite, se l'apertura non ha iniziato a restringersi. Tuttavia, se l'apertura ospitante è notevolmente ridotto, quindi scartare l'host e ricominciare.

E 'fondamentale per posizionare il ponte di vetro direttamente sul viso trapiantato, in modo che il trapianto è tenuto in testa dell'ospite durante la guarigione. Se il trapianto non è tenuto in posizione, il trapianto può essere estruso dalla faccia di host. Trapianti che non sono pienamente inseriti in faccia o che spuntano fuori durante la guarigione saranno sottoposti necrosi. Anche nei trapianti perfette, piccole quantità di morte dei tessuti possono verificarsi intorno ai bordi of il trapianto. Di solito questo non provoca effetti negativi e una faccia completamente normale può ancora essere formato. Nei controlli successo non abbiamo osservato alcuna malformazione dopo quattro settimane di sviluppo che suggeriscono che le cartilagini formano normalmente e che il rigetto del tessuto è rara.

Infine, se un morfolino perturba una proteina necessaria per la normale guarigione delle ferite, questa tecnica non può funzionare, come il tessuto trapiantato LOF non può essere incorporato nella testa ospitante.

Eventuali modifiche e Risoluzione dei problemi: è possibile apportare modifiche alla procedura. Con la pratica, il ricercatore può imparare a trapianto di regioni più piccole, per esempio, la metà della EAD. Incisioni superficiali consentono trapianti ectodermica, lasciando l'endoderma profondo indisturbati. Altre regioni del tessuto embrionale possono essere trapiantati, utilizzando approcci simili.

Se il tessuto trapiantato muore dopo l'inserimento, ci sono un paio di pcause OSSIBILI. Tessuto trapiantato che non è completamente inserito nel host o adeguatamente tenuta in posizione con un ponte di vetro, morirà e impediscono la corretta guarigione. Assicurati di inserire completamente il tessuto trapiantato e fissarlo in posizione con un ponte di vetro. Se il trapianto è derivato da un morfolino o RNA donatore iniettato, poi il tessuto può morire a causa della tossicità di agenti iniettati. Allo stesso modo, se gli embrioni ospitanti sono morphants o RNA-iniettato e spesso muoiono, allora la quantità di morfolino o RNA dovrà essere ridotto. Per risolvere questi problemi, titolare la quantità di RNA o morfolino iniettato e determinare una quantità sicura per i trapianti di viso successo. Infine, aumentando la concentrazione salina della soluzione MBS sopra 0.1x può anche aiutare la guarigione.

Significato: La tecnica di trapianto di faccia descritta consente l'analisi delle esigenze locali e attività dei prodotti del gene durante lo sviluppo craniofacciale. Questo approccio può chiarire SIgnaling tra il noncrest in via di sviluppo, cresta neurale, e le strutture circostanti. Essa permette di esaminare LOF o GOF (utilizzando qualsiasi strategia) in tutti i tessuti EAD-derivati, che non è possibile con un singolo promotore guidato costrutto. Anche se vi è una lunga storia di trapianto di tessuti in biologia dello sviluppo questa è la prima applicazione del trapianto allo studio dello sviluppo craniofacciale rane ed è cruciale per studi meccanicistici 7. Così la tecnica può aiutare a svelare i complessi meccanismi che controllano patterning e la formazione del volto vertebrati e per chiarire le cause dei difetti dello sviluppo cranio-facciali.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Ringraziamo Radek Šindelka per il suo aiuto, e Cas Bresilla per aiutare con la rana allevamento e preparazione embrione. Questo lavoro è stato finanziato dal NIH tramite il R01DE021109 concessione di HLS Laura Jacox è stato finanziato dalla Herschel Smith Graduate Fellowship presso la Harvard University e una borsa F30 borsa individuale F30DE022989-01 attraverso il NIDCR.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Pasteur pipette VWR 14672-400 Lime Glass 
Size 5 3/4 in Cotton Plugged
Graduated Transfer Pipette VWR 16001-180 Disposable 
#5/45 forceps Fine Science Tools by Dupont medical 11251-35 Angled 45°
Standard Pattern Forceps Fine Science Tools 11000-20 Straight; serrated tip; stainless steel
Capillary Tubing (for needles) FHC 30-30-1 Borosil 1.0 mm OD x 0.5 mm ID/Fiber
Cover slip  VWR 48393 252 24 x 60 mm micro cover glass;
Ficoll 400 Sigma-Aldrich F9378
Needle Puller  Sutter Instrument Co Needle Puller: discontinued Filament: FB300B The most similar, currently available  needle puller is the P-97. For filaments, use Sutter 3.00 mm square box filaments, 3.0 mm wide.
Model P-80 Flaming / Brown micropipette puller
Stereomicroscope Zeiss
Stereomicroscope Lighting by Fostec Fostec Use a light box with 2 fiberoptic arms.  
Nickel Plated Pin Holder Fine Science Tools 26018-17 Jaw Opening Diameter: 0-1 mm
Moria Nickel Plated Pin Holder Fine Science Tools 26016-12 Jaw opening Diameter: 0-1 mm
Tungsten Needles Fine Science Tools 10130-05 0.125 mm Rod diameter
Van Aken Plastalina Blick #33268-2981
Modeling Clay- white, red, or yellow
mMessage mMashine SP6 or T7 Kit Ambion AM1340

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References

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Trapianti viso a<em&gt; Xenopus laevis</em&gt; Embrioni
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Jacox, L. A., Dickinson, A. J., Sive, H. Facial Transplants in Xenopus laevis Embryos. J. Vis. Exp. (85), e50697, doi:10.3791/50697 (2014).More

Jacox, L. A., Dickinson, A. J., Sive, H. Facial Transplants in Xenopus laevis Embryos. J. Vis. Exp. (85), e50697, doi:10.3791/50697 (2014).

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