Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

استكشاف أدوار القوى المادية في أوائل Morphogenesis الجنينية الفرخ

Published: June 5, 2018 doi: 10.3791/57150
* These authors contributed equally

Summary

نقدم هنا، بروتوكول بإدخال مجموعة من تجارب السابقين-ovo جديدة ونهج النمذجة الفيزيائية لدراسة آليات morphogenesis خلال أوائل التواء الدماغ الجنينية الفرخ.

Abstract

دراسة التطور الجنيني تقليديا من منظور علم الوراثة الجزيئية البيولوجية، ولكن أصبح يتزايد الاعتراف بالأهمية الأساسية للميكانيكا في morphogenesis. على وجه الخصوص، أنبوب القلب والمخ الفرخ الجنينية، التي تخضع لتغيرات جذرية المورفولوجية كما أنها تضع، من بين المرشحين رئيس الوزراء لدراسة دور القوى المادية في morphogenesis. الانحناء البطني التدريجي واليمين من التواء الدماغ أنبوبي الفرخ الجنينية يحدث في مرحلة مبكرة من مستوى الجهاز اليسار واليمين التفاوت في التنمية الجنينية الفرخ. غشاء فيتيلين (VM) يقيد الجهة الظهرية للجنين، وقد تورط في توفير القوة اللازمة للحث على التواء الدماغ النامي. نقدم هنا مجموعة من تجارب السابقين-ovo جديدة والمادية والنمذجة لتحديد آليات لالتواء الدماغ. في المرحلة 11 من همبرغر-هاملتون، يتم حصاد الأجنة ومثقف ex ovo (في وسائل الإعلام). بعد إزالة VM باستخدام أنبوب شعري سحبت. بالتحكم في مستوى السائل وتعريض الجنين إلى واجهة الهواء السائل، يمكن استخدام السوائل التوتر السطحي لوسائط الإعلام ليحل محل دور الميكانيكية للجهاز الظاهري. كما أجريت تجارب الجراحة الدقيقة لتغيير موضع القلب للبحث عن التغيير الناتجة في عدم التواء الدماغ. وتوضح النتائج من هذا البروتوكول الأدوار الأساسية للميكانيكا في القيادة morphogenesis.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

بحوث علم الأحياء التنموي الحديث تركز إلى حد كبير على فهم التنمية من منظور علم الوراثة الجزيئي1،2،3،4،،من56 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13-ومن المعروف أن الظواهر الفيزيائية التي تلعب دوراً محوريا في morphogenesis، أو توليد البيولوجية تشكل14،15،،من1617؛ ومع ذلك، تظل آليات ميكانيكية محددة للتنمية تحظ. فليشر البطني واليمين من التواء الأنبوب الدماغ البدائية بعد همبرغر-هاميلتون المرحلة 11 (سمو 11)18 العمليتين الرئيسية التي تسهم في الشكل الجنينية تغيير19،20. على وجه الخصوص، ولا تزال إليه المادية التي تقوم عليها التنمية اﻻلتوائية في الدماغ الجنينية مفهومة.

التواء الجنينية في الجنين فرخ من بين أقرب الأحداث مورفوجينيتيك من اليسار واليمين (L-R) التفاوت في التنمية. عندما تشعر بالقلق عملية اللاتماثل L-R، تحدث العيوب الخلقية مثل وجود مكان إينفيرسوسأو تصاوغ هيتيروتاكسيا 21.
وهنا يقدم بروتوكول الذي يجمع بين تجارب السابقين-ovo ،من2223 مع النمذجة الفيزيائية لتوصيف قوي ميكانيكية أثناء تطور الدماغ الجنينية المبكرة. هو هدف طريقة عرض تحديد القوى الميكانيكية مسؤولة عن التواء الدماغ والعوامل التي تؤثر على درجة التواء خلال وقت مبكر التنمية12. وبناء على الملاحظة التجريبية أن الغشاء فيتيلين (VM) يحد من الجهة الظهرية للجنين، افترضنا أن VM توفر القوة اللازمة للحث على التواء الدماغ النامي. ولذلك، في هذا الأسلوب، ازلنا الجزء من الجهاز الظاهري الذي يغطي منطقة الدماغ لمعرفة آثار على التواء الدماغ. وعلاوة على ذلك، استخدمت طريقة تطبيق التوتر السطحي السوائل لتأكيد دور VM الميكانيكية وتقديم تقدير القوة اللازمة لالتواء الدماغ، التي لم يتم مسبقاً. قياس القوى أثناء morphogenesis الجنينية مهمة صعبة. جدير بالذكر أن وضع Campàs وزملاء العمل24 في دراسة رائدة، طريقة جديدة لقياس الخلوية وتشدد على استخدام حقن ميكرودروبليتس. ومع ذلك، هذا الأسلوب كانت محدودة لقياس القوى على المستوى الخلوي، ومن ثم لا ينطبق على التحقيق في القوات على مستوى الأنسجة أو الكائن الحي. ووضع البروتوكول المعروضة في هذه الورقة جزئيا في سد هذه الفجوة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1-إعداد وسائط زراعة الأنسجة

  1. استخدام زجاجة 0.5 لتر من المتوسطة (دميم "تعديل النسر" دولبيكو) مع الجلوكوز 4.5 غرام/لتر، وبيكربونات الصوديوم، ولام الجلوتامين كالقاعدة لوسائط الإعلام الثقافة.
  2. في غطاء الاندفاق الصفحي عقيمة، بإضافة 10 مل من المضادات الحيوية إلى 0.5 لتر دميم.
  3. باستخدام ماصة معقمة، نقل 50 مل الحل المضادات الحيوية دميم بأنبوب مخروطي عقيمة 50 مل.
  4. إضافة 50 مل مصل الفرخ في حل المضادات الحيوية دميم المتبقية في زجاجة 0.5 لتر في هود العقيمة.
  5. تخزين الحل النهائي (يشار إلى الآخرة الفرخ ثقافة وسائل الإعلام [CCM]) في 50 مل الأنبوبة المخروطية مختبرين في-20 درجة مئوية.

2. حضانة البيض

  1. استخدام الحساسة مناديل مع الإيثانول 70% لتنظيف محددة خالية من العوامل الممرضة "القبعة البيضاء" دجاج البيض المخصب. ترتيب البيض في اتجاه طولي على أصحاب.
  2. قم بتشغيل حاضنة بيض ضبط درجة حرارة هدف 37.5 درجة مئوية والاحتفاظ بالرطوبة في 48-55%. يتم التحكم الرطوبة بإضافة كمية مناسبة من المياه للحاضنة.
  3. احتضان البيض إلى HH11-13، ما يقرب من 40-44 ح.
  4. البيض يبرد في درجة حرارة الغرفة لحوالي 15-30 دقيقة قبل الرش/التنظيف مع الإيثانول 70%.

3-سحب الشعيرات الزجاجية

  1. جبل أنابيب زجاجية سم طوله شعرية 10 مع قطر خارجي من 1.0 مم وقطر داخلي ل 0.5 مم على ساحبة ميكروبيبيتي.
  2. ضبط الحرارة وسحب المعلمات إلى 750 و 400، على التوالي. اضغط على زر سحب لسحب الأنبوبة الشعرية في الإبر رقيقة.

4-ورق الترشيح الناقل الأسلوب

  1. قص الدوائر من حوالي 3 سم من ورق الترشيح.
  2. خفض مستطيل تقريبا 1 سم 2 سم من دائرة استخدام تثقيب ثقب. تأكد من إزالة أي بارزة أو حادة الزوايا.

5-الأجنة الحصاد وإعداد

  1. الكراك البيض من الأسفل وسحب بعيداً shell بلطف وعناية إيداع المحتويات في طبق بتري 150 ملم × 15 ملم. لضمان أن الجانب الجنين هو، وإبقاء البيض في نفس اتجاه أنهم كانوا المحتضنة أثناء تكسير لهم.
  2. إزالة الزلال رقيقة استخدام ماصة باستور المتاح.
  3. فصل الزلال سميكة من صفار البيض باستخدام الملقط المنتهية غير حادة. ضمان أن الزلال سميكة قد أزيلت باستخفاف إلغاء الجزء العلوي من الصفار مع الملقط المنتهية كليلة.
  4. استخدام الملقط غرامة يميل إلى مركز ووضع خاتم ورق الترشيح على الجنين، مطابقة محور الحلقة طويلة مع المحور الطويل للجنين.
  5. قص الصفار المحيطة بالحلبة ورق الترشيح مع المقص.
  6. سحب الطوق والجنين قبالة الصفار في اتجاه مائل نحو الموقع حيث تم قطع الصفار أولاً.
  7. شطف الأجنة في أطباق 100 ملم متسلسلة اثنين مع درجة حرارة الغرفة 1 × الفوسفات مخزنة المالحة (PBS).
  8. وضع خاتم ورق الترشيح في طبق بتري 35 ملم أولاً. ثم ضع الجانب الظهرية الجنين حتى على الورق تصفية الفعل في طبق بتري 35 ملم.
  9. وضع خاتم الفولاذ المقاوم للصدأ على رأس ساندويتش ورق الترشيح. تأكد من عدم الأضرار الجنين.
  10. أضف 3 مل CCM معدّة مسبقاً لكل طبق بيتري.
  11. إزالة الجهاز الظاهري لكل جنين بجروح طفيفة القشط الإبرة الشعرية سحبت عبر رأس الجنين وتقشير VM بعيداً، بدءاً من نهاية الأمامي (الحق فوق forebrain) والانتقال إلى notochord (الشكل 1A).
  12. وضع ثمانية أطباق بتري 35 ملم في صحن واحد 150 مم التي كانت تصطف مع المياه المشبعة المهمة الحساسة مناديل (للحفاظ على رطوبة).
  13. ثم ملء مكان طبق بيتري 150 مليمترا في كيس من بلاستيك يمكن إغلاقها بشرط الكيس مع خليط غاز يتألف من 95% O2 و 5% CO2.
  14. ختم الكيس ووضعه في حاضنة 37.5 درجة مئوية.
  15. تبني الأجنة ح 27 إضافية حتى HH15-HH16 (الشكل 1B).

6-حمل التوتر السطحي

  1. إزالة الأجنة من الحاضنة، واستخدام نظام التصوير المقطعي (OCT) تماسك بصري للصورة لهم. استخدام OCT لتحديد زاوية اﻻلتوائية للأنبوب العصبي (NT) (الشكل 2).
  2. نقل الأجنة إلى مجهر ضوء وتصور في 10 X التكبير. استخدام ماصة ميكروليتير 200 تدريجيا إزالة 0.2 مل من وسائل الإعلام من طبق بيتري.
  3. التقاط صور برايتفيلد في كل فاصل زمني لمراقبة آثار واجهة وسائل الإعلام-الهواء على الجنين.
  4. قم بإزالة الوسائط حتى التوتر السطحي عبر الجنين يدفع التواء (الشكل 1).
  5. صورة الجنين استخدام نظام أكتوبر مرة أخرى لإنشاء زاوية إلتوائية نهائية للمقارنة للتحكم في الأجنة.  ملاحظة: الصور برايت-حقل تم الحصول عليها باستخدام مجهر تشريح. واستخدمت نظام التصوير المقطعي تماسك ضوئية مع مجهر مرفقة اكتساب رصات الصور المقطعية لاجنة حية. كانت الصور التي تم الحصول عليها في مجال مسح3 3 × 10 مم × 3 مم، ثم معالجتها في برنامج تصوير. وأخيراً، أخذت الصور النموذج المادي مع أحادية العدسة العاكسة كاميرا رقمية.

7-الجسدي النمذجة قوي التوتر السطحي/VM

  1. تطوير هندسة 3D مبسطة يشبه جنين بين HH14-17 في البرمجيات التجارية النمذجة (الشكل 3A).
  2. تصميم القالب السلبي للهندسة ثلاثية الأبعاد في برنامج الرسومات 3D الكمبيوتر التجارية.
  3. استخدام طابعة 3D محملة 1.75 ملم أكريلونيتريل بيوتادايين ستايرين الشعيرة إلى 3D طباعة القالب مصممة، في شكل ستيريوليثوجرافيك (.stl).
  4. يلقي العفن، مزيج سيليكون المطاط الاستومر عناصر A و B في أجزاء متساوية وصب المزيج في القالب على وجه السرعة؛ تعيين قالب الصب لعلاج في درجة حرارة الغرفة ح 12 (الشكل 3B).
  5. وضع علامة على نموذج المادي للجنين على امتداد الإقليم الشمالي في الجهة الظهرية لتصور التواء.
  6. استخدام ساترة للنسخ المتماثل القوة المطبقة على النموذج الثلاثي الأبعاد المادية الذي يحاكي VM أو التوتر السطحي (3D الشكل).
  7. إدراج مجموعة من الأسلاك جامدة من طول متساو إلى الجانب النموذج المادي. بعد ساترة تمارس قوة خارجية على نموذج الدماغ، تصبح إمالة الأسلاك في زاوية التي تعتمد على الموقع. تحديد زاوية الدوران بالبرنامج طول المسقط على طول كل سلك (رقم 3E) الأصلي.

8-تغيير اتجاه الحلقة القلب

  1. اتبع الخطوات في 3.1 و 3.2 للحصول على أنبوب شعري سحبت.
  2. اتبع الخطوات في 5.1 من خلال 5.10 إعداد الجنين.
  3. استخدام زوج من الملقط على الوجه ورق الترشيح حتى يصبح الجنين يصل الجانب البطني.
  4. استخدام أنبوب شعري سحبت لقص فتح فتحه في غشاء سبلانتشنوبليوري (اﻻسكتلندي).
  5. استخدام أنبوب شعري لممارسة قوة ميكانيكية لدفع القلب من الجانب الأيمن إلى الجانب الأيسر.
  6. اتبع الخطوات في 5.12 من خلال 5.15 لمراقبة التغيير في التواء.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

في هذه الدراسة، تمت إزالة الجهاز الظاهري للجنين في HH11 من النهاية الأمامية إلى فليكسوري الصدر. تم تصويرها الأجنة من خلال نظام OCT. في هذه المرحلة، لم تبدأ التواء الأنبوب الدماغ (الشكل 1A). بعد يجري المحتضنة ل HH15-16، أظهرت الأجنة مع VM بإزالة الدماغ انخفاض أنبوب التواء، حوالي 35 درجة مئوية (الشكل 1B) مقارنة بالسيطرة على الأجنة، الذي يحمل فتل حوالي 90 درجة. عندما تم خفض مستوى وسائل الإعلام للحث على التوتر السطحي في نهاية الظهرية الأجنة مع نظام رصد السفن إزالتها، العقل المدبر الملتوية إلى مستويات مماثلة لتلك الموجودة في مراقبة الأجنة (الشكل 1). ويبين الشكل 2 صورة أكتوبر ممثل للجنين 13 سمو بزاوية الميل والصدر وزاوية اتجاه الجمجمة علامة (الشكل 2A). يتم قياس الزوايا من موضع عمودي للمقطع العرضي للإقليم الشمالي (الشكل 2، ج). وأشارت نتائج من تجاربنا أن التواء الأنبوب الدماغ طبيعية تحركها تحميل خارجي في نهاية الظهرية للجنين وأن هذا العبء الأساسي وتزود بال VM20،25. وعلاوة على ذلك، في جنينا عادي الدماغ يتحول اليمين كما حلقة قلب يذهب إلى الجانب الأيسر بينما في جنين مع القلب حلقة دفعت إلى الجانب الأيسر في وقت مبكر (أيقبل سمو المرحلة 12)، الدماغ أيضا يتحول اليسار بعد آخر 20 ح الحضانة (الشكل 3 جيم في الرقم [12])، مما يوحي بأن موقف القلب أدى إلى التفاوت في التواء الدماغ.

البيانات التي تم جمعها في تجارب مكنتنا من إعادة هندسة مبسطة للجنين الفرخ دون VM من HH14-17 (الشكل 3A). وفي هذا النموذج الحسابي، على غرار الدماغ والقلب يحلق الحق كقضبان منحنية. وكان كتلة تمثل الغشاء سبلانتشنوبليوري (SPL) الاتصال مع قضيب القلب. من خلال تصميم قالب سلبي من هذا النموذج الحسابي، 3D الطباعة هذا العفن، وصب القالب مع سيليكون الاستومر، نحن ملفقة نموذج مادي من الهندسة الحسابية المبسطة (الشكل 3B). ساترة الضغط النزولي على الظهرية نهاية النموذج المادي تكرار الحمل الميكانيكي يقدمها VM أو التوتر السطحي من تجاربنا (3D الشكل). نموذج معارض مماثلة الهندسة والدماغ التواء مع جنين الفعلية، ومثقف ex ovo إلى HH14-17 (رقم 3E).

Figure 1
رقم 1: مورفولوجيا الجنين مع إزالة VM وتأثيرات القوى الخارجية على التواء الأنبوب الدماغ اليمين. (أ) إزالة الجنين هارفيستيد مع VM في HH11. (ب) الجنين نفس المحتضنة ح 27 وظيفة VM إزالة عرض تخفيض التواء. (ج) خضع الجنين نفسه التواء الدماغ، بناء على طلب من السوائل التوتر السطحي. (د) مراقبة الجنين مع التواء الدماغ الطبيعي في مرحلة قابلة لمقارنة. تم القبض على مقياس أشرطة، (أ-ج) 1 مم، (د) 1 مم. الصور في 10 X التكبير. مقتبس من الرقم [12] مع إذن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2: صورة الجنين HH13 OCT. (أ) الشكل بزاوية الصدر اتجاه ملحوظ في (أ) وقياس زاوية الميل الجمجمة في (ب). (ب)، (ج) شريحة من الإقليم الشمالي في المواقف (أ) و (ب). يتم قياس الزوايا من وضع عمودي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3: نموذج مادي للجنين مما يدل على التواء الدماغ. (أ) هندسة مبسطة جنين الفرخ دون VM في HH14-17 (ب) سيليكون الاستومر النموذج المادي جنين الفرخ. (ج) عرض الظهرية لنموذج بالقلب على الجانب الأيمن. (د) عرض الظهرية للنموذج إطار قوة خارجية تطبق ساترة، بدأت تظهر التواء الدماغ اليمين. (ﻫ) الجنين الفرخ مثقف ex ovo بداية لتطور سهم في HH14 للمقارنة. مقياس أشرطة، (ب-د) 1 سم، (ه) 1 مم. مواءمة من الرقم [12] مع إذن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

بينما الظواهر الفيزيائية تلعب دوراً أساسيا في morphogenesis26،27،28،،من2930، الآليات الميكانيكية المحددة، جنبا إلى جنب مع التنسيق بين الميكانيكية و الآليات الجزيئية، ما زالت غير مستكشفة إلى حد كبير. ومن المعروف أن فليشر البطني واليمين من التواء الدماغ البدائية من العمليتين المركزية التي تساهم في أوائل morphogenesis الجنينية18،31،،من3233، 34، ولكن لا توجد دراسات سابقة تناولت أصول الميكانيكية التواء الدماغ، واحدة من الحدث أقرب مستوى الجهاز اليسار واليمين التباين.

وتشمل الخطوات الرئيسية للبروتوكول إزالة VM لتحديد القوة الدافعة الميكانيكية لالتواء الدماغ وتطبيق التوتر السطحي السوائل مزيد تأكيد النتائج. استكشاف الأخطاء وإصلاحها هذه التقنية جرت لتحديد المرحلة الأولية التي ينبغي إزالة الجهاز الظاهري للحث على حدوث تغييرات هامة في التواء.

وأبدى القوة السلبية إلى الأسفل من الجهاز الظاهري لتكون حدود ميكانيكية أساسية للأنبوب الدماغ الجنينية المتنامية. عندما تمت إزالة الجهاز الظاهري للجنين، الدماغ لم يعد التقلبات بدرجة عادية ولكن يمكن أن تقدم إلى تطور مستوى التحكم عن طريق التطبيق اللاحق للتوتر السطحي بتخفيض مستوى السائل. يعرف التوتر السطحي للماء في درجة حرارة الغرفة 72.01 ± 0.1 mN/m، وطول الاتصال وسام ملليمتر، ثم يمكن حساب القوة. وبالتالي نحن يقدر VM تمارس قوة من حوالي 10 mN على الجنين سمو 14-1712.

باستخدام هذا البروتوكول، تمكنا من تحديد أن VM دوراً رئيسيا الميكانيكية في التواء الدماغ الجنينية. النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام هذا البروتوكول الجديد يوحي بأن VM بنية حرجة لتطور الدماغ العادي التواء أثناء morphogenesis الجنينية، كما أنه لوازم هندسية القيود وتحميل الميكانيكية اللازمة لالتواء 35من الدماغ. وبينت النتائج أيضا أن يحدد موقف القلب اتجاه التواء الدماغ. عدم التماثل L-R للجنين أثناء التطوير يؤدي إلى شكل يحلق الحق من القلب، والذي بدوره يدفع اليمين التواء الدماغ36،37،،من3839. تجدر الإشارة إلى أن الطريقة الميكانيكية من تشريد الموقف للقلب يختلف عن الأسلوب الكيميائية المتقدمة ب الباحثين الآخرين13 وهو أفضل لتحديد دور ميكانيكا في morphogenesis. بالإجمال، توضح النتائج التي توصلنا إليها بالدور الأساسي للميكانيكا في القيادة morphogenesis اﻻلتوائية الدماغ في الجنين الفرخ.

في المستقبل، يمكن تطبيق البروتوكول تحديد العوامل الوراثية والميكانيكية كيف معا التواء الجنينية العادية وكشف النقاب عن كيفية عمل هذه العوامل المختلفة في حفلة لضمان morphogenesis المناسبة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب يعلن لا تضارب في المصالح.

Acknowledgments

Z.C. تعترف بالدعم من الصندوق بدء التشغيل دارتموث وبرانكو فايس-جمعية زمالة العلوم، يديرها زيوريخ ETH. يشكر المؤلفون الدكتور لاري أ Taber، Benjamen أ فيلاس، قوة كيونج، ويونفي شي لإجراء مناقشات مفيدة، فضلا عن المراجعين المجهول للتعليقات. هذه المواد ويستند إلى العمل المدعوم من "زمالة البحوث الدراسات العليا مؤسسة العلوم الوطنية" تحت "رقم المنحة" DGE-1313911. أي رأي، النتائج التي توصل إليها، والاستنتاجات أو التوصيات التي أعرب عنها في هذه المواد هي آراء المؤلفين (s)، ولا تعكس بالضرورة وجهات نظر "المؤسسة الوطنية للعلوم".

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Fertilized Specific pathogen-free White Leghorn chicken eggs Charles River
Optical Coherent Tomography Microscope Thorlabs GAN220C1
Silicone elastomer Smooth-On, Inc. EcoFlex 00-50
Dissecting microscope Leica MZ8
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM) Lonza 12-604F
Antibiotics Sigma P4083
Chick serum Sigma C5405
Micropipette puller Sutter Instrument Model P-30
Filter paper Whatman 5202-110
Phosphate buffered saline (PBS) Corning 21-040-CV
Comsol MultiPhysics Comsol
3D computer graphics software Rhino 5
Microscope attached with OCT Nikon  FN1
Digital single-lens reflex camera EOS  Rebel T3i

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Taber, L. A. Biomechanics of Growth, Remodeling, and Morphogenesis. Appl. Mech. Rev. 48, 487-545 (1995).
  2. Wyczalkowski, M. A., Chen, Z., Filas, B. A., Varner, V. D., Taber, L. A. Computational models for mechanics of morphogenesis. Birth Defects Research Part C - Embryo Today: Reviews. 96, 132-152 (2012).
  3. Savin, T., et al. On the growth and form of the gut. Nature. 476, 57-62 (2011).
  4. Gjorevski, N., Nelson, C. M. The mechanics of development: Models and methods for tissue morphogenesis. Birth Defects Research Part C - Embryo Today: Reviews. 90, 193-202 (2010).
  5. Shyer, A. E., et al. Villification: how the gut gets its villi. Science. 342, 212-218 (2013).
  6. Ambrosi, D., et al. Perspectives on biological growth and remodeling. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 59, 863-883 (2011).
  7. Chen, Z., Majidi, C., Srolovitz, D. J., Haataja, M. Tunable helical ribbons. Appl. Phys. Lett. 98, (2011).
  8. Gerbode, S. J., Puzey, J. R., McCormick, A. G., Mahadevan, L. How the cucumber tendril coils and overwinds. Science. 337, 1087-1091 (2012).
  9. Armon, S., Efrati, E., Kupferman, R., Sharon, E. Geometry and mechanics in the opening of chiral seed pods. Science. 333, 1726-1730 (2011).
  10. Filas, B. A., et al. A potential role for differential contractility in early brain development and evolution. Biomech. Model. Mechanobiol. 11, 1251-1262 (2012).
  11. Xu, G., et al. Axons pull on the brain, but tension does not drive cortical folding. J. Biomech. Eng. 132, 71013 (2010).
  12. Chen, Z., Guo, Q., Dai, E., Forsch, N., Taber, L. A. How the embryonic chick brain twists. J. R. Soc. Interface. 13, (2016).
  13. Manca, A., et al. Nerve growth factor regulates axial rotation during early stages of chick embryo development. Proc Natl Acad Sci U S A. 109, 2009-2014 (2012).
  14. Shi, Y., Yao, J., Xu, G., Taber, L. a Bending of the looping heart: differential growth revisited. J. Biomech. Eng. 136, 1-15 (2014).
  15. Shi, Y., et al. Bending and twisting the embryonic heart: A computational model for c-looping based on realistic geometry. Front. Physiol. 5, (2014).
  16. Taber, L. A. Morphomechanics: Transforming tubes into organs. Current Opinion in Genetics and Development. 27, 7-13 (2014).
  17. Hosseini, H. S., Beebe, D. C., Taber, L. A. Mechanical effects of the surface ectoderm on optic vesicle morphogenesis in the chick embryo. J. Biomech. 47, 3837-3846 (2014).
  18. Hamburger, V., Hamilton, H. L. A series of normal stages in the development of the chick embryo. Dev. Dyn. 88, 49-92 (1951).
  19. Shi, Y., Varner, V. D., Taber, L. a Why is cytoskeletal contraction required for cardiac fusion before but not after looping begins? Phys. Biol. 12, 16012 (2015).
  20. Garcia, K. E., Okamoto, R. J., Bayly, P. V., Taber, L. A. Contraction and stress-dependent growth shape the forebrain of the early chicken embryo. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 65, 383-397 (2017).
  21. Faisst, A. M., Alvarez-Bolado, G., Treichel, D., Gruss, P. Rotatin is a novel gene required for axial rotation and left-right specification in mouse embryos. Mech. Dev. 113, 15-28 (2002).
  22. Yalcin, H. C., Shekhar, A., Rane, A. a, Butcher, J. T. An ex-ovo chicken embryo culture system suitable for imaging and microsurgery applications. J. Vis. Exp. (44), (2010).
  23. Chapman, S. C., Collignon, J., Schoenwolf, G. C., Lumsden, A. Improved method for chick whole-embryo culture using a filter paper carrier. Dev. Dyn. 220, 284-289 (2001).
  24. Campàs, O., et al. Quantifying cell-generated mechanical forces within living embryonic tissues. Nat. Methods. 11, 183-189 (2014).
  25. Schierenberg, E., Junkersdorf, B. The role of eggshell and underlying vitelline membrane for normal pattern formation in the early C. elegans embryo. Roux's Arch. Dev. Biol. 202, 10-16 (1992).
  26. Chuai, M., Weijer, C. J. The Mechanisms Underlying Primitive Streak Formation in the Chick Embryo. Current Topics in Developmental Biology. 81, 135-156 (2008).
  27. Voronov, D. A., Alford, P. W., Xu, G., Taber, L. A. The role of mechanical forces in dextral rotation during cardiac looping in the chick embryo. Dev. Biol. 272, 339-350 (2004).
  28. Raya, A., Izpisua Belmonte, J. C. Unveiling the establishment of left-right asymmetry in the chick embryo. Mechanisms of Development. 121, 1043-1054 (2004).
  29. Voronov, D. A., Taber, L. A. Cardiac looping in experimental conditions: Effects of extraembryonic forces. Dev. Dyn. 224, 413-421 (2002).
  30. Chen, Z., Huang, G., Trase, I., Han, X., Mei, Y. Mechanical Self-Assembly of a Strain-Engineered Flexible Layer: Wrinkling, Rolling, and Twisting. Phys. Rev. Appl. 5, (2016).
  31. Manner, J., Seidl, W., Steding, G. Formation of the cervical flexure: an experimental study on chick embryos. Acta Anat. (Basel). 152, 1-10 (1995).
  32. Ware, M., Schubert, F. R. Development of the early axon scaffold in the rostral brain of the chick embryo. J. Anat. 219, 203-216 (2011).
  33. Ramasubramanian, A., et al. On the role of intrinsic and extrinsic forces in early cardiac S-looping. Dev. Dyn. 242, 801-816 (2013).
  34. Hoyle, C., Brown, N. a, Wolpert, L. Development of left/right handedness in the chick heart. Development. 115, 1071-1078 (1992).
  35. Nerurkar, N. L., Ramasubramanian, A., Taber, L. A. Morphogenetic adaptation of the looping embryonic heart to altered mechanical loads. Dev. Dyn. 235, 1822-1829 (2006).
  36. Levin, M. Left-right asymmetry and the chick embryo. Semin. Cell Dev. Biol. 9, 67-76 (1998).
  37. Roebroek, A. J., et al. Failure of ventral closure and axial rotation in embryos lacking the proprotein convertase Furin. Development. 125, 4863-4876 (1998).
  38. Peebles, D. M., et al. Magnetic resonance proton spectroscopy and diffusion weighted imaging of chick embryo brain in ovo. Dev. Brain Res. 141, 101-107 (2003).
  39. Zhu, L., et al. Cerberus regulates left-right asymmetry of the embryonic head and heart. Curr. Biol. 9, 931-938 (1999).
استكشاف أدوار القوى المادية في أوائل Morphogenesis الجنينية الفرخ
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Li, Y., Grover, H., Dai, E., Yang, K., Chen, Z. Probing the Roles of Physical Forces in Early Chick Embryonic Morphogenesis. J. Vis. Exp. (136), e57150, doi:10.3791/57150 (2018).More

Li, Y., Grover, H., Dai, E., Yang, K., Chen, Z. Probing the Roles of Physical Forces in Early Chick Embryonic Morphogenesis. J. Vis. Exp. (136), e57150, doi:10.3791/57150 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter