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Biology

顔面移植 doi: 10.3791/50697 Published: March 26, 2014
* These authors contributed equally

Summary

アフリカツメガエル胚の間の顔の組織が ​​開発された「エクストリーム前部ドメイン」移植する技術。組織は、頭蓋顔面および開発のための顔領域間の相互作用をシグナリングするための地域の要件の研究を可能にする、別に1つの遺伝子発現のバックグラウンドを移動させることができる。

Abstract

頭蓋顔面の先天性欠損症は、すべて700出生のうち1つで発生したが、病因はほとんどのため、頭蓋顔面の開発の限られた理解に知られていない。シグナル伝達経路や組織が ​​発達顔のパターン形成中に行動する場所を特定するには、「顔面移植」技術はカエルアフリカツメガエルの胚で開発された。推定ティッシュ(「エクストリーム前方ドメイン」(EAD))の領域は、尾芽段階でドナー胚から除去され、同等の領域が除去された同じステージの宿主胚に移植する。これは、ホストまたはドナー組織は遺伝子機能の損失又は利得を有し、および/または系統標識を含むキメラ面を生成するために使用することができる。顔領域を容易に大規模であり、次のように治癒した後、現像の結果を監視し、ドナー又は周囲の宿主組織内シグナル伝達経路の役割を示している。 アフリカツメガエルは 、顔の開発のための貴重なモデルであるマイクロマニピュレーション用ccessible。多くの胚は、開発が急速に起こるため、短い期間にわたって、アッセイすることができる。頭蓋顔面のプロセスは、アフリカツメガエルと哺乳類の間で保存現れるので、カエルでの調査結果は、人間開発に関連している。

Introduction

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頭蓋顔面の先天性欠損症1〜2のメカニズムを理解するために、頭蓋顔面の開発における重要な組織とそのシグナル伝達の寄与が特定されなければならない。カエルアフリカツメガエル、外胚葉と内胚葉、直接3-4並置されている「エクストリーム前歯ドメイン」(EAD)、から口や鼻の穴の形を含む顔の一部では、。 EADはまた、顎や他の顔領域5を形成 、頭蓋神経堤など、周囲の組織に影響を与えるために、シグナリング·センターとして機能します。組織が対応するホスト領域を除去した後に、ホスト胚にドナーから移植されている場合、EADの機能に寄与する遺伝子を同定するために、「顔面移植」技術は、開発されました。移植後、顔の発達を生じることは評価される。このように、機能の喪失(LOF)またはEAD内の特定の遺伝子のための機能(GOF)の利得の効果は、局部的に分析したところ、Hの残りの部分EADと体は、野生型組織から構成されている。野生型組織特異的遺伝子のグローバルLOFまたはGOFを有する胚に移植される移植逆数を行うことができる。移植は、しばしば、アフリカツメガエルおよびニワトリの試験6で用いられてきた。例えば、 アフリカツメガエルの移植が単純発生の神経誘導、レンズや神経の能力、および神経堤の移行7月10日に対処しています。ウズラ、ひよこキメラ移植は、前神経板、前方神経尾根、神経堤、および頭蓋骨11月14日の開発を分析しました。これは、この技術は、推定口5に基底膜形成の調節におけるWnt阻害剤Frzb1、クレセントための新たな役割を実証してきました。アフリカツメガエルにおける頭蓋顔面の開発研究のための最初の移植技術です。 アフリカツメガエル頭蓋顔面の開発の研究のための理想的なモデルです。胚が大きいように、外部の開発ND顔は、開発のマイクロマニピュレーションとイメージングを可能に容易に見ることができる。顔の開発の基礎となるメカニズムはカエルで行われた調査結果は、人間開発4,15-16への洞察を提供することを示し、保存され表示されます。

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Protocol

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1。試薬の調製

  1. 10倍のMBS:バース生理食塩水(MBS)溶液17修正10倍の1リットルを準備します。 表1、試薬成分、および手順を参照してください。すべてのソリューションのために、蒸留水を使用してください。完全に溶解するまで、撹拌棒を使用して、ビーカーに混ぜる。すべての溶液は室温でなされるべきである。
  2. 1X MBS:1X MBS 1リットルを作るために蒸留水900ミリリットルに100ミリリットル10倍のMBS溶液を希釈。 1 M CaCl 2溶液の0.7ミリリットルを追加します。
  3. 0.1×MBS:希釈1×MBS 0.5×MBS溶液および0.1×MBS溶液の2 LのL 1を調製する。 0.1×MBS溶液1リットルに、10 mg / mlのゲンタマイシン溶液1mlを加える。ゲンタマイシンと0.1×MBS溶液は、長期間の胚の培養に使用される。
  4. フィコール/ MBSは:0.5×MBS溶液500mlにフィコール400の15グラムを追加します。積極的に混ぜる。攪拌棒を追加し、フィコールが完全に(数時間)に溶解するまで混合する。
  5. 70%エタノール:70%エタノール、100%エタノールを用いて希釈する蒸留水。

2。ガラス営業ツールの準備

  1. 針の準備:ニードルプラーにキャピラリーチューブをロードします。
    1. ニードルプラー設定: 表2に示されている設定に応じて針を引っ張る。特定の試薬や機器の表で説明するように設定は、サターInstrument社モデルP-80/PCマイクロピペットプラーとキャピラリーチューブのためのものです。しかし、これらの設定はサター針プラーに固有であり、他のマシンのために調整する必要があります。マシンの製造業者によって指定された設定は、ランプ試験を用いて決定することができる。
    2. 手続きの準備のために4〜6針を引っ張る。針は通常、長い2〜3ミリメートルである、ガラスチップの柔軟な、髪の毛のような部分が完全に除去されるように分割する必要があります。先端部は比較的硬質であるが、切削工具として使用するのに十分に狭い静止しなければならない。 図1Aに理想的な針の写真を参照してください。 中央下に粘土のストリップとペトリ皿に針を保管してください。所定の位置に保持するようにして離れて底部及び側部からの脆弱な鋭い先端を保つために、粘土に各針のシャフトを押してください。
  2. 追加ツールの場合は、長い標準パターン鉗子、ブンゼンバーナー、および3-4ガラスパスツールピペット(サイズは5¾)のペアガラスカバースリップを得る。
  3. ピペットツール:ピペットツールを作成するには、ブンゼンバーナーを点灯し、先端が溶けて穴が完全にシール、閉じられた、丸い端部を形成するように、それを回転させながら炎の青い部分にガラスパスツールピペットの先端を配置。丸みを帯びた、密封されたチップは、後で動作中に胚を保持する粘土皿にくぼみを作るために使用される。 図1Bを参照してください。
  4. ガラスの橋:ガラスの橋を作るためには、慎重にカバースリップガラスの3ミリメートルの塊で3ミリメートルを解消するために長い標準パターン鉗子を使用しています。 Tでカバースリップの一部を保持しながら、すべての4つのエッジが下方向に柔らかく曲線までweezers、小さなガラスのドームを形成する、炎でガラスを配置します。エッジはもはや鋭くないはず。 図1Cを参照してください。
  5. それらを挿入することにより、ガラスカバースリップ橋を保存する、ペトリ皿の底の内側を覆う、粘土に、ダウンエッジ。橋の上に粘土表面上に残るように、ブリッジを挿入します。このような橋が壊れていることをあまりにもハードにプッシュしないでください、それは除去が困難な場合がありますので、完全に、粘土に橋を埋め込まない。火炎又は70%エタノールで殺菌した後、ブリッジは実験毎に再利用することができる。

3。胚操作の​​準備

  1. 粘土の小さな60ミリメートルのプラスチック製ペトリ皿を並べる。使用の間、皿および粘土表面は十分に70%エタノールで、次いで蒸留水で洗浄する。
    注:にローカルで購入することができますを使用し、赤、白や黄色、バンAken Plastalinaモデリング粘土、Yまたは美術店。それが残留を解放するため、黒色の粘土はお勧めできません。
  2. 3%のFicoll 0.5X MBS溶液で、皿を埋める。より高い塩濃度は、組織解離を防止し、多糖フィコール位置に顔を保持するのを補助する溶液を増粘するのに役立つ。
  3. 燃え上がったパスツールピペットツールを使用して、ステージ20胚本体の深さ約粘土の浅い、2〜3mmの窪みを作 ​​るために( 図1を参照)。お皿の両側に、離れて20から30の凹部1-2 mmで作るので、40〜60の凹部の合計があります。ピンセットで粘土にイニシャルを彫刻することにより、1辺LOF / GOF、反対側の野生型にラベルを付けます。

4。術前の胚の準備

  1. 入手して、文化、アフリカツメガエルは、標準的な方法17を使用して胚ツメガエル 。カエルの飼育の詳細については、SIVE らを参照してください。17
    1. 48時間の実験obta前にメスのカエルからの卵と体外受精行う。
    2. 1細胞期または2細胞期の2細胞に0.5〜1キャップ膜のGFP mRNAのNGに加え、任意のmRNAまたはアンチセンスモルフォリノで修飾されたアンチセンスオリゴヌクレオチド(「モルフォリノ」)を注入する。 1細胞期には約70〜90分持続します。 1-3 NLの総容量を注入する。 (例えば、GFPまたはRFP RNAのような)蛍光タンパク質をコードするRNAの代わりに、一方がFITC標識モルホリノ又は蛍光標識デキストランを注入することができる。蛍光は、組織の治癒を移植し、ヘッドに残っているか否かを判定するために重要である。
    3. キャップされたmRNAは、mMessage mMachine T7またはSP6のキットを用いて線状化プラスミドから調製することができる。モルホリノは、遺伝子ツールLLCを通じて設計し、注文することができます。所望の効果のために必要モルホリノの量は、各遺伝子18のために決定されなければならない。
    4. 彼らは、ステージ19〜20に到達するまで、48時間15℃で注入した胚を保存する。 (Fまたはそれ以降のすべてのステップを、段階の胚Nieuwkoopとフェーバー19によるアフリカツメガエルの通常のテーブルによる。)
      注:移植が最適に機能するためには、手術当日に、両方の受信者とドナー胚は、互いに1ステージ内でなければなりません。しかし、モルフォリノ(「モルファント」)を注入した胚は、時々、よりゆっくりと野生型よりも開発したり、モルファント胚を制御するので、モルファントと野生型の胚の両方が同じ段階にあることが必要で、実験を調整すること。モルファントは、従来の手順と12〜24時間、より高い温度に維持される必要があり得る。胚が一致する段階で見つけることができる可能性を高めるために、胚は、いくつかの温度で維持することができる。実験前に二十四時間、1は15〜18℃で18〜20℃、野生型の胚で、いくつかの皿、および場所モルファントに胚を分割しなければならない
  2. 移植実験の日に、レムthe15℃のインキュベーターから胚オベとNieuwkoopとフェーバー19に応じてそれらを上演。彼らは後半神経胚(ステージ19)よりも若いしている場合、彼らはステージ19に到達するまで、1〜2時間室温でそれらを残す。
  3. 蛍光顕微鏡下で注入した胚を選別。実験のための統一、明るい蛍光を示す胚を選択します。
  4. 動作領域に近いクラッター、可能な汚染物質を除去する。 70%エタノールで操作面、実体顕微鏡およびすべてのツールを拭う。
  5. 胚はステージ19になったら、実体顕微鏡下で#45分の5デュモンの鉗子を使用して、卵黄膜を除去します。
    1. ドナーとホスト胚の各20〜30の卵黄膜を除去します。
    2. 最初のいくつかの顔面移植実験のために、1は、各条件のためのいくつかの胚で練習してください。この方法は、困難であり、それは、迅速かつ首尾よく、より大規模に使用する前に慎重に練習を必要とする。一つは、Uを働かせることができる20移植/実験をすることをP。
  6. プラスチックを使用して、オペレーティング皿にホスト胚を移動し開口部が胚(少なくとも数ミリ)よりもはるかに広いなるようthatカットオフチップでトランスファーピペットを卒業した。胚は表面張力に爆発するように、気泡や水面に胚に触れないように注意してください。
  7. 粘土中の胚の後部に、粘土凹部に胚を挿入するために#45分の5ピンセットを使用してください。優しくうつ病から突出、胚の上四半期、頭を残して、ピンセットを用いて胚のベースの周りに粘土を閉じます。
  8. すべてのホストの胚は、それらの凹部内に固定されると、プレートの反対側に移動し、その凹部にドナー胚を挿入し始める。そのウェル中の胚を確保するプロセスを繰り返します。

5。顔面移植手術を行う

  1. ナイフをカット:除去するための切断ナイフなどのドナーEAD組織の適切割れたガラスキャピラリーニードル(ステップ2.3および図1参照 )を使用します。
    注:一つは、直接指の間の毛管を保持することができます(これは小さな手を持つ人々に適しています)、または1は、昆虫のピンホルダーに針を取り付けることができます。ピンホルダーに装填Electrosharpenedタングステン針17の代わり毛細管針を用いてもよい。具体的な試薬および器具の表で示唆ピンホルダー、タングステン針を参照してください。
  2. 実体顕微鏡下では、セメント腺の左にある胚の頭の中に針を挿入します。それは胚の外側から、頭部を通って、腸に通過するように針が深く挿入する必要があります。全体EADを移植するために、カットは前腸に胚の外側から拡張する必要があります。外胚葉のみの移植のため、カットが浅くあるべきであり、唯一の外胚葉を貫通している。
    1. 左から右側に針をフリックセメント腺の幅全体にわたって、頭。動きがきれいにカットを与えるようにフリックが重要です。カットのデモンストレーションのための技術と、図2Bの概要については、 図2Aを参照してください。セメント腺と目がカットのための重要なランドマークです。カットの順番は結果に影響しませんし、ユーザーの好みや利き手によって異なる場合があります。
  3. セメント腺の左の境界で、前のカットの開始時に針を置き、それは、左眼の下に到達するまで上方向に針をフリック。これは、左眼の下にセメント腺の左の境界からの垂直カットを作成します。
  4. セメント腺の右側の境界線に針を置き、それが右目の底部に到達するまで、上方向に針をフリック。これは、右眼の下にセメント腺の右側の境界線からの垂直カットを作成します。
  5. 完全に組織、警察官を切除組織を解放する水平カットの作成、右目の下へ、左眼の下から針をk個。カットはEAD外植片における外胚葉と内胚葉の両方を含む、前腸に胚の外側から拡張することができます。代わりに、浅いカットは外胚葉のみのEAD移植のために使用することができます。 EAD組織が除去されると、ちょうど目(上から下)は、以下にセメント腺からストレッチ、前腸への胚の外側から長方形の穴があるはずです。穴は、右眼(左右に)の内側の境界線に、左眼の内側の境界から拡張する必要があります。 図2Bbはを参照してください。
  6. そっと針の先端の切除組織を押して、ホスト胚を含む皿の部分にバッファを介して持ち上げます。表面の空気に組織をさらさないでください、またはそれが破損します。
  7. ドナーに関しては、宿主胚と同じ組織を切除する。ホストEAD外植片を廃棄するか、inserに保存相互の移植のために、ドナーの顔をトン。
  8. #45分の5ピンセットを用いて結果の上位穴にドナー外植片を挿入します。
  9. ドナー組織が ​​正しい位置に完全に挿入されると、慎重に所定の位置に移植を保持するために、胚の顔の上に( 図1図2BCを参照)は、ガラスの橋を置く。橋の両端が所定の位置に保持している、粘土に挿入する必要があります。ブリッジは優しく移植は、それが頭から突き出またはディープヘッド内にあることなく、ホストヘッドと面一に位置するように移植された組織に圧力を適用する必要があります。頭が少しカバースリップにより平坦ますが、あまりにも多くの圧力で胚を傷つけないように注意してくださいすることができます。移植は5分以内に行われるべきである。
    注:経験のある研究者は2〜3時間かけて、実験あたり約20の移植を行うことができます。この期間中の胚は、ステージ20〜22から進行する。顔面移植を完了ステージ21または22のSは、アウトカムに影響を与えません。 (ステージ22〜26時)以降の移植が行われますが、クレスト·フリーEADの正中領域が顔に頭蓋神経堤移動するときに狭くなるようにより困難であることができます。移植間の一貫性が重要です。

6。顔面移植手術後の回復

  1. 治癒は一般的に2〜3時間かかります。ガラスの橋が所定の位置に、ドナー組織を保持しているとの粘土凹部に邪魔されずに、室温での胚のままにしておきます。
  2. 移植が治癒した後、慎重に、ガラスの橋を削除ピンセットを用いて胚のベース付近から粘土を削除し、プラスチックを使用して静かに彼らのくぼみから胚を真空トランスファーピペットを卒業した。
  3. 半分ゲンタマイシンをクリーン0.1×MBSで満たされた適切に標識されたペトリ皿の中に胚を置く。
  4. 彼らはステージ40に供給するオタマジャクシ段階に到達するまで、15℃または18℃での胚は、W、数日間成長鶏の顔の表現型を採点することができる。
    1. ゲンタマイシンを0.1×MBS液を毎日交換する必要があり、デッド胚は、他の胚の汚染と死を防ぐために、速やかに削除する必要があります。
    2. 口の中には、ステージ40に開口している。段階40〜41で、1が移植された組織は、その蛍光を表示して、所定の位置に癒さままであることを確認する必要があります。移植が時折落ちるので、1は、すべての得点の胚が所定の位置に、ドナー組織を持っていることを確認する必要があります。

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Representative Results

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図3Aに示すように、移植された組織は、完全に移植後に宿主ヘッド内に挿入されるべきであり、 図2BCに示すように、ガラスブリッジは、適宜、胚の顔の上に配置されている。移植を成功させるために移植されたドナー組織が正しく、ホストオープニングサイズにする必要があります。 図3B及び3Cに見られるようにEAD組織は、どのような方法で、頭部から突出しないようにしてください。 図3(d)に示すように加えて、顔の移植は、ドナーの体での位置に対して回転してはならない。数時間後、移植組織および周囲の顔が癒しべきであり、次の日までに、胚は、 図4Aおよび図4(a) 'に示した例のように表示されます。一つは、移植は、 図4(b)の所定の位置に残っていること、蛍光の下で、観察することができます。ステージ41には、移植された対照組織はCONTRます口にibuteし、「図4Bに見られるように、緑色の蛍光のままになります。非摂動野生型胚と比較した場合、野生型宿主に移植した野生型EAD組織は、通常の顔を生じさせる必要があります。ディッキンソンSIVE 5図3に示すようにしかし、LOFまたはGOFドナー組織で、癒し、頭に残っている必要があります直面しているが、これらはまたは通常頭蓋顔面構造を生じない可能性があります。

試薬材料説明書
1 M CaCl 2溶液リットル当たりのCaCl 2の111グラム -20または4℃のオートクレーブと1ミリリットル分量を保存する
10倍のバース生理食塩水(MBS)ソリューションを修正 880のNaCl、51.4グラム蒸留水で1Lにボリュームを調整します。 NaOHで7.8に最終pHを調整し、オートクレーブ。
10のKCl、745.5ミリグラム
10のMgSO 4、1.2グラム
50のHEPES(pH7.8)に、11.9グラム
25 mMの炭酸水素ナトリウム、2.1グラム
1X MBSソリューション最終濃度: 1M 塩化カルシウム水溶液0.7ミリリットルを10倍のMBS塩溶液100mlを混合することにより1X MBS溶液を調製する。蒸留水で1Lにボリュームを調整します。 0.5X MBSおよび0.1X MBSを作るために、この溶液を希釈。
88のNaCl
1のKCl
0.7mMのCaCl 2を
1のMgSO 4
5のHEPES(pH7.8)で
2.5のNaHCO 3

表1。試薬、成分、および指示。

引っ張る VEL。 時間
800 70 40 50

表2。ニードルプラー設定*。

各LABは、おそらく独自の針プラー設定を最適化する必要がありますので、*ニードルプラーの設定はマシンからマシンに異なる。

図1
図1。A)に使用されるツールはそのまま、切れ目のない針と柔軟な先端部が除去された後に破損した針を表示します。B)を完全に密封して丸め、その両端に2つのピペットツールを示している。C)は 3サンプルガラスの橋を表示します。スケールバー= 1,000ミリメートル。

図2
図2顔面移植法の概要A)一般移植スキーム:。顔面移植法の概略胚を1細胞段階における蛍光剤およびアンチセンスオリゴヌクレオチドモルホリノを注射する。蛍光剤は、GFPのmRNA、FITCタグ付きモルホリノ、または蛍光デキストラン。Bのいずれかであり得る推定的口はホスト野生型胚およびドナーモルファント胚からのステージ22で除去される。移植された組織はまた、直接口の領域の上にある推定鼻を含むように拡大することができる。ドナーモルファント組織は野生型宿主に移植された後、ガラスブリッジで所定位置に固定される。グレーアーチ:グランドを孵化。 。B)実験的考察が。 まとめ 。顔の外科的切除のために、ために切開部1〜4を行います。これはカットの優先順ですが、切開の順序が異なることがあります。B。その結果、ドナーは、開口部が前腸に胚の外側から存在するように、顔から取り外し、外胚葉と内胚葉で表示されます。C。図は、ガラスブリッジの理想的な配置を示しています。両方の移植とホストの顔ガラスに接触し、治癒の間、創傷の収縮から、噴出力に対抗するために頭の中にEAD組織を押す。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。

図3 図3のダウンロードが移植後の胚の回路図正面図が示されている。移植された組織は赤色のドットに概説されているA及びA 'は段階22で理想的な結果を示す。組織が ​​完全に挿入され、正しく頭の中に位置している。、B及びB '部分的に頭の中に挿入組織とショー間違って移植。CC'のショー誤った移植の頭の中に挿入組織のほとんどであるが、過剰領域は、治癒サイトから突出している。この組織は壊死し、その周辺、適切に挿入された地域の治癒を阻害する。ドナーでの位置を基準にDD 'のショーの顔が宿主内で回転された不適切な移植、、。 T問題は、頭の中に癒してくれるが、顔は正常に発育しない。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。

図4
図4。理想的な結果と古い胚。正面図が示されている。 CG:セメント腺、MO:口A)はステージ32で適切に癒さ移植を示す、1日の移植後の胚を表示A ')移植された組織が ​​所定の位置に残っていることが確認され、蛍光のオーバーレイと同じ胚を表示し、B。。。 )は、数日前制御モルホリノ、GFP +移植を受け、ステージ42で同じ胚を表示します。顔が適切に。B 'を開発しました移植された組織が ​​頭に残っていると顔の構造に正常に貢献していることを確認した蛍光のオーバーレイ、同じ胚を示しています。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。

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Discussion

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重要なステップと制限:EADの顔面移植の手順は時間であり、集中して作業。それは完璧に練習、着実に手や器用さを必要とします。顔面移植プロトコルは、効率的に組織を除去し、移植する研究者の能力に依存しています。 1ホストの顔を移植を挿入するためには長すぎるがかかる場合は、ホストの顔は収縮し、癒すために開始されます。鉗子は、微妙に顔領域を拡張するために使用することができます。有意な創傷収縮が発生した場合は、移植ならびに治癒せず、宿主の顔の穴にフィットするようにサイズを小さくする必要があるかもしれない。移植のサイズと形状は、ほぼ正常な挿入を可能にするために、受信者の顔の空洞の大きさや形状と一致する必要があります。

ステージによってマッチングされた胚で、ステージ19〜22の間で実行時に顔移植は最も成功している。ステージ22〜26の間の古い顔移植は、可能であるが、より困難であるANクレスト·フリー正中領域は、ステージ22から26と大幅に狭くなるため、Dは、顔の両側に神経堤の移行を妨害することがあります。

受信者とドナーの両方が最適に動作するように移植のための同じような段階である必要があります。理想的には、それらは同じステージでなければならず、最小限互いに数時間以内でなければならない。アンチセンスRNAモルホリノオリゴヌクレオチド(「モルファント」)を注入した胚は、時にはモルファントは、野生型の胚 '段に一致するように、より高い温度で成長されることを必要とする、よりゆっくりと野生型またはコントロールモルファントの胚よりも発症する。

ドナーの顔組織は、そうでない顔が正常に発達せず、ドナー胚における元の位置に宿主体内に相対回転させることがないようにしてください。手続きが機能するためにセメント腺は、顔面移植に含める必要はありません。顔はそれなしで普通に開発しています。しかし、セメント腺は、多くの場合、Tに含まれていますそれは移植の下部を示し、配置するために個別のマーカーとなるので、彼は顔の組織を摘出。このマーカーは、誤って受信者に顔の組織の転送中に組織を回転防ぐことができます。移植は、ホストの顔に誤って挿入されている場合、ドナー​​組織を除去し、廃棄することができる。開口部は収縮し始めていなければ一つは、同じホストに新しい移植を挿入しようとすることができます。ホスト開口部が著しく縮小した場合は、ホストを破棄し、新たに開始します。

移植は治癒中に、ホストの頭の中に保持されるように、それは、移植された顔に直接ガラスブリッジを配置することが重要です。移植片が適所に保持されていない場合、移植は、ホストの面から押し出すことができる。完全に顔に挿入されたか、それは治癒中に飛び出していない移植が壊死を受ける。でも完璧な移植において、組織死少量の縁oを周囲に発生することがF移植。通常、これは、有害作用を引き起こさず、完全に正常な面は、依然として形成することができる。成功したコントロールでは、軟骨が正常に形成されていることを示唆し、開発の4週間後に奇形が認められておらず、組織の拒絶反応はまれである。

モルホリノは、正常な創傷治癒のために必要なタンパク質を摂動した場合、移植LOF組織がホストの頭にも組み込むことはできませんように最後に、この技術は、動作しない場合があります。

可能な修正やトラブルシューティング:変更は手続きさせることができる。練習すれば研究者は、例えば、EADの半分をより小さな領域を移植することを学ぶことができます。浅い切開は邪魔されず、より深い内胚葉を残して、外胚葉移植を可能にします。胚組織の他の領域は、同様のアプローチを用いて、移植することができる。

移植された組織は、挿入後に死亡した場合、Pがいくつかありますossible原因。完全にホストに挿入したり、適切にガラスブリッジで固定されていない移植された組織は、適切な治癒をダイ妨げます。完全に移植された組織を挿入し、ガラスブリッジと所定の位置に固定してください。移植は、モルホリノまたはRNAを注入ドナー由来である場合、組織は、注入された薬剤からの毒性のため死亡することができる。宿主胚はモルファントまたはRNAを注射され、頻繁にダイた場合も、その後、モルホリノ又はRNAの量を低減する必要がある。これらの問題を解決するには、注入されたRNAまたはモルホリノの量を滴定し、成功した顔の移植のために安全な量を決定する。最後に、上記の0.1×MBS溶液の塩濃度を増加させることはまた、治癒を助けることができる。

意味:記載顔面移植技術は、頭蓋顔面の発達の間のローカルな要件および遺伝子産物の活性の分析を可能にする。このアプローチは、Siを明確にすることができます開発noncrest、神経堤、周囲の構造の間gnaling。それは1が任意の単一のプロモーター駆動構造では不可能である、全てのEAD由来の組織でLOF、または(任意の戦略を使用して)GOFを調べることができます。組織移植の長い歴史は、発生生物学の中にあるが、これはカエル頭蓋顔面の開発の研究に移植の最初のアプリケーションであり、機構の研究7のために重要である。このように技術は脊椎動物の顔のパターン形成および形成を制御する複雑なメカニズムを解明し、頭蓋顔面発育障害の原因を明確にすることができます。

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Disclosures

著者らは、開示することは何もありません。

Acknowledgments

私たちは、カエルの飼育および胚の準備を支援するために彼の助けのためのラデクSindelka、およびCAS Bresillaに感謝します。この作品は、HLSローラ·Jacoxに付与R01DE021109を経由して、NIHによって資金を供給されたが、ハーバード大学のハーシェル·スミス大学院フェローシップとF30の個々のフェローシップ助成F30DE022989-01 NIDCRを通してによって資金を供給された。

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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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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