Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

De rol van fysieke krachten in vroege Chick embryonale morfogenese sonderen

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

Summary

Hier presenteren we een protocol voor de invoering van een reeks nieuwe ex-ovo experimenten en fysieke modellering benaderingen voor het bestuderen van de mechanica van de morfogenese tijdens de vroege embryonale hersenen torsie van het kuiken.

Abstract

Embryonale ontwikkeling wordt traditioneel bestudeerd vanuit het perspectief van biomoleculaire genetica, maar het fundamentele belang van mechanica in genuitdrukking wordt steeds steeds herkend. In het bijzonder de embryonale chick hart en de hersenen buis, die drastische morfologische veranderingen ondergaan als ze ontwikkelen, behoren tot de belangrijkste kandidaten te bestuderen van de rol van fysieke krachten in de voedselproductie. Progressieve ventrale buigen en naar rechts torsie van de hersenen van de tubulaire embryonale chick gebeuren in het vroegste stadium van orgel-niveau links-rechts asymmetrie van de chick embryonale ontwikkeling. Het vitelline membraan (VM) bedwingt de dorsale zijde van het embryo en is betrokken bij het verstrekken van de kracht die nodig is voor het opwekken van de torsie van de ontwikkelende hersenen. Hier presenteren we een combinatie van nieuwe ex-ovo experimenten en fysieke modellering ter identificatie van de mechanica van hersenen torsie. Stadium Hamburger-Hamilton 11 embryo's zijn geoogst en gekweekte ex ovo (in de media). De VM wordt daarna verwijderd met behulp van een getrokken capillaire buis. Door het niveau van de vloeistof en het embryo te onderwerpen aan een vloeistof-air-interface, kan de vloeistof oppervlaktespanning van de media worden gebruikt ter vervanging van de mechanische rol van de VM. Microchirurgie experimenten werden ook uitgevoerd om te veranderen van de positie van het hart te vinden van de daaruit voortvloeiende verandering in de chiraliteit van hersenen torsie. Resultaten van dit protocol illustreren de fundamentele rol van mechanica in genuitdrukking rijden.

Introduction

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

Moderne ontwikkelingsbiologie onderzoek spitst zich grotendeels toe op het begrip ontwikkeling vanuit het perspectief van de moleculaire genetica1,2,3,4,5,6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13. het is bekend dat lichamelijke verschijnselen een centrale rol in de voedselproductie spelen, of de generatie van de biologische14,15,16,17 vormen; specifieke mechanische mechanismen van ontwikkeling blijven echter grotendeels ongedwongen. Ventrale flexure en naar rechts torsie van de primitieve hersenen buis na Hamburger-Hamilton fase 11 (HH 11)18 zijn de twee belangrijkste processen die bijdragen aan embryonale vorm wijzigen19,20. Met name blijft de fysieke mechanisme ten grondslag liggen aan de torsional ontwikkeling in de embryonale hersenen onvolledig begrepen.

De embryonale torsie in chick embryo is een van de vroegste morfogenetische gebeurtenissen van links-rechts (L-R) asymmetrie in ontwikkeling. Wanneer het proces van L-R asymmetrie is verstoord, zal geboorteafwijkingen zoals situs inversus, isomerieof heterotaxia 21optreden.
Hier presenteren we een protocol dat ex-ovo experimenten22,23 met fysieke modellering combineert te karakteriseren van mechanische krachten tijdens de vroege embryonale hersenontwikkeling. Het doel van de methode voorgesteld is het identificeren van de mechanische krachten die verantwoordelijk is voor de hersenen torsie en de factoren die invloed hebben op de mate van torsie tijdens de vroege ontwikkeling12. Gebaseerd op de experimentele observatie dat de vitelline membraan (VM) de dorsale zijde van het embryo bedwingt, veronderstelde we dat de VM de kracht die nodig is biedt voor het opwekken van de torsie van de ontwikkelende hersenen. Daarom in deze methode verwijderd wij het deel van de VM dat betrekking heeft op het gebied van de hersenen om erachter te komen de effecten op hersenen torsie. Bovendien, de methode voor het toepassen van vloeibare oppervlaktespanning werd gebruikt om te bevestigen de mechanische rol van de VM en een raming van de kracht die nodig is voor de hersenen torsie, die had niet eerder is gedaan. Het meten van de krachten tijdens de embryonale morfogenese is een uitdagende taak. Met name in een baanbrekende studie ontwikkelde Campàs en collega's24 een nieuwe methode om te kwantificeren van de cellulaire benadrukt met ingespoten microdruppels. Deze methode was echter beperkt tot het meten van de krachten op het cellulaire niveau, dus niet van toepassing op de sonde krachten op weefsel - of organisme-niveau. Het protocol gepresenteerd in dit document werd ontwikkeld om gedeeltelijk vullen deze kloof.

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. bereiding van de voedingsbodems van weefsel

  1. Een 0.5 L fles van Dulbecco van bewerkt Eagle's Medium (DMEM) met 4,5 g/L glucose, natriumbicarbonaat, en L-glutamine gebruiken als basis voor de cultuur-media.
  2. Voeg 10 mL van antibiotica de 0.5 l van DMEM in een steriele laminaire flow kap.
  3. Met behulp van een steriele precisiepipet, overbrengen in 50 mL van de oplossing DMEM antibiotica een conische buis van steriele 50 mL.
  4. Voeg 50 mL van het kuiken serum aan de resterende DMEM antibiotica oplossing in de fles 0,5 L in de steriele kap.
  5. Opslaan van de eindoplossing (hierna chick voedingsbodems [CCM]) in 50 mL conische buis aliquots bij-20 ° C.

2. ei incubatie

  1. Gebruik delicate veegt met 70% ethanol bevruchte specifieke pathogenen vrije wit Leghorn kippeneieren schoon te maken. Eieren in een longitudinale oriëntatie op houders te regelen.
  2. Zet een ei incubator een doel temperatuur van 37,5 ° C instellen en onderhouden van de luchtvochtigheid op 48-55%. De luchtvochtigheid wordt gecontroleerd door een juiste hoeveelheid water toe te voegen aan de incubator.
  3. Incubeer de eieren tot en met HH11-13, ongeveer 40-44 h.
  4. Laat die de eieren bij kamertemperatuur gedurende ongeveer 15-30 minuten vóór het spuiten/reiniging met 70% ethanol afkoelen.

3. Trek glazen capillairen

  1. Een 10 cm lange glazen capillaire buizen met een buitendiameter van 1,0 mm en een inwendige diameter van 0,5 mm monteren op een trekker van de micropipet.
  2. Instellen van de hitte en trek parameters naar 750 en 400, respectievelijk. Druk op de knop van de pull te trekken van het capillair in dunne naalden.

4. filtreerpapier vervoerder methode

  1. Snijd de cirkels van ongeveer 3 cm in diameter van filtreerpapier.
  2. Snijd een rechthoek ongeveer 1 cm 2 cm van de cirkel met behulp van een perforator. Zorg ervoor dat te verwijderen elke uitsteekt of scherpe hoeken.

5. embryo oogsten en voorbereiding

  1. Barst van de eieren van de bodem, trek uit elkaar de shell voorzichtig en zorgvuldig stort inhoud in een petrischaal 150 x 15 mm. Om ervoor te zorgen dat de embryo-kant is, houden de eieren in dezelfde afdrukstand die ze werden geïncubeerd terwijl ze kraken.
  2. Verwijder de dunne albumine met behulp van een wegwerp Pipet van Pasteur.
  3. De dikke albumine te scheiden van de dooier met behulp van botte eindigde pincet. Ervoor zorgen dat de dikke albumine is verwijderd door de bovenkant van de dooier licht te schrapen met de botte eindigde pincet.
  4. Gebruik schone-tipped pincet te centreren en plaatst u een filtreerpapier ring op het embryo, overeenkomen met de lengteas van de ring met de lange as van het embryo.
  5. De dooier rondom het filtreerpapier-ring met een schaar te knippen.
  6. Trek de ring en het embryo uit de dooier in een schuine richting van de site waar de dooier eerst werd gesneden.
  7. Spoel de embryo's in twee opeenvolgende 100 mm gerechten met kamertemperatuur 1 x fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS).
  8. Plaats eerst een filtreerpapier ring in een petrischaal 35-mm. Plaats dan de dorsale zijde van embryo tot op het filtreerpapier al in 35-mm petrischaal.
  9. Plaats een roestvrij stalen ring op de top van de sandwich filtreerpapier. Zorg ervoor dat niet te beschadigen van het embryo.
  10. Voeg 3 mL van de eerder bereid CCM toe aan elke petrischaal.
  11. Verwijder de VM van elk embryo door licht het afromen van de getrokken capillaire naald aan de bovenkant van het embryo en peeling de VM weg, vanaf de voorste einde (pal boven de reukkolf) en over te gaan tot het chorda (figuur 1A).
  12. Plaats acht 35-mm petrischalen in een 150 mm schotel dat werd bekleed met water verzadigd delicate taak doekjes (om vochtigheid).
  13. Plaats de petrischaal 150-mm in een afsluitbare plastic zak dan de zak vullen met een mengsel van koolwaterstofgassen bestaat uit 95% O2 en 5% CO2.
  14. Sluit de zak en plaatst u deze in een 37,5 ° C incubator.
  15. Incubeer de embryo's voor een extra 27 h tot HH15-HH16 (figuur 1B).

6. het induceren van oppervlaktespanning

  1. Verwijder de embryo's uit de incubator en een optische coherentie tomografie (OCT) systeem gebruiken om het imago van hen. Gebruik OCT om te bepalen van de torsional hoek van de neurale buis (NT) (Figuur 2).
  2. De embryo's overbrengen in een lichte Microscoop en visualiseer bij 10 X vergroting. Gebruik een pipet 200 microliter om stapsgewijs 0,2 mL van de media van de petrischaal.
  3. Neem helderveld beelden bij elk interval te observeren van de effecten van de media-lucht-interface op het embryo.
  4. Media verwijderen totdat de oppervlaktespanning over het embryo torsie (Figuur 1 c induceert).
  5. Het imago van het embryo met behulp van de OCT-systeem eens te meer om een definitieve torsional hoek voor vergelijking met de controle van de embryo's.  Opmerking: De Bright-veld beelden werden verkregen met behulp van een Microscoop ontleden. Een optische coherentie tomografie systeem met een bijgevoegde Microscoop werd gebruikt voor het verwerven van transversale afbeeldingsstapels van levende embryo's. Beelden werden verkregen in een 3 x 10 x 3 mm3 scannen domein en vervolgens verwerkt in een imagingsoftware. Tot slot, de fysieke model beelden werden genomen met een digitale single-lens reflex camera.

7. fysieke modellering van de oppervlaktespanning/VM krachten

  1. Ontwikkelen van een vereenvoudigde 3D-geometrie die lijkt op een embryo tussen HH14-17 in commerciële modeling software (figuur 3A).
  2. Het ontwerp van de negatieve schimmel van de 3D-geometrie in commerciële 3D-computer grafische software.
  3. Gebruik een 3D-printer geladen met 1,75 mm acrylonitril butadieen styreen gloeidraad naar 3D print de ontworpen schimmel, in stereolithographic (.stl) formaat.
  4. Om de schimmel, mengen van silicone rubber elastomeer componenten A en B in gelijke delen en giet het mengsel in de mal snel; Stel de mal gieten om te genezen bij kamertemperatuur voor 12u (figuur 3B).
  5. Markeer het fysisch model van het embryo langs de NT aan de dorsale zijde om te visualiseren torsie.
  6. Gebruik een dekglaasje aan om te repliceren de kracht toegepast op het 3D-fysieke model die het VM of oppervlaktespanning (figuur 3D bootst).
  7. Plaats een aantal starre draden van gelijke lengte aan de kant van het fysieke model. Nadat het dekglaasje aan een externe kracht op het model van de hersenen oefent, worden de draden gekanteld in een hoek dat afhankelijk van de locatie. Bepalen de rotatie hoek arctan van de geprojecteerde lengte over de oorspronkelijke lengte van elke draad (figuur 3E).

8. wijzigen van de richting van het hart-lus

  1. Volg de stappen in 3.1 en 3.2 bij het verkrijgen van een getrokken capillaire buis.
  2. Volg de stappen in 5.1 tot en met 5.10 ter voorbereiding van het embryo.
  3. Gebruik een paar pincet te spiegelen het koffiefilter zodat het embryo ventrale-side-up wordt.
  4. Hiermee kunt u dat het getrokken capillair opengesneden een spleet in het membraan van de splanchnopleure (SPL).
  5. Gebruik het capillair aan het uitoefenen van een mechanische kracht te duwen het hart van de rechterkant naar de linkerkant.
  6. Volg de stappen in 5.12 tot 5.15 te observeren van de verandering in de torsie.

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

In deze studie werd de VM van het embryo op HH11 verwijderd uit het anterior einde aan de thoracale flexure. De embryo's werden door een systeem van OCT beeld. In dit stadium heeft de torsie van hersenen buis niet (figuur 1A) gestart. Na HH15-16 worden geïncubeerd, tentoongesteld embryo's met hun VM verwijderd verminderd hersenen buis torsie, ongeveer 35 graden (figuur 1B) in vergelijking met controle van embryo's, die torsie van ongeveer 90 graden vertonen. Wanneer de media-niveau was verlaagd voor het opwekken van oppervlaktespanning aan de dorsale zijde van embryo's met hun VMs verwijderd, de hersenen twisted tot niveaus die vergelijkbaar zijn met die in het besturingselement embryo's (Figuur 1 c). Figuur 2 toont een representatieve OCT beeld van een embryo HH 13 met haar thoracale richting hoek en craniale richting hoek gemarkeerd (figuur 2A). De hoeken zijn gemeten vanaf een verticale positie van de doorsnede van de NT (figuur 2B, C). Resultaten van onze experimenten voorgesteld dat normale hersenen buis torsie wordt gedreven door externe laden aan de dorsale zijde van het embryo en dat deze essentiële belasting wordt geleverd door de VM20,25. Bovendien, in een normale embryo de hersenen naar rechts, draait zoals de hart-lus naar de rechterkant gaat overwegende dat in een embryo met het hart lus geduwd aan de linker kant in een vroeg stadium (d.w.z.vóór HH fase 12), de hersenen ook bochten muisaanwijzer volgen een ander 20u incubatietijd (figuur 3 c in Ref. [12]), wat suggereert dat de positie van het hart geleid tot de asymmetrie in de hersenen torsie.

Gegevens die zijn verzameld in experimenten ons in staat gesteld om te reconstrueren van een vereenvoudigde geometrie van het kuiken embryo zonder de VM van HH14-17 (figuur 3A). In dit computational model, werden de hersenen en de juiste lus hart gemodelleerd als gebogen stangen. Een blok vertegenwoordigt het splanchnopleure (SPL) membraan was contact met de staaf van het hart. Door het ontwerpen van een negatieve mal van dit computational model, verzonnen 3D printen van deze schimmel, en gieten de mal met een silicone-elastomeer, wij een fysisch model van de vereenvoudigde computationele geometrie (figuur 3B-D). Een dekglaasje aan ingedrukt naar beneden aan de dorsale zijde van het fysieke model gerepliceerd de mechanische belasting geleverd door de VM of de oppervlaktespanning van onze experimenten (figuur 3D). De model exposities vergelijkbare geometrie en hersenen torsie met een werkelijke embryo, gekweekte ex-ovo HH14-17 (figuur 3E).

Figure 1
Figuur 1: morfologie van embryo met VM verwijderd en gevolgen van externe krachten naar rechts hersenen buis torsie. (A) Harvested embryo met VM verwijderd op HH11. (B) het hetzelfde embryo ge¨ uncubeerd 27 h post VM verwijdering weergegeven: verminderd torsie. (C) het hetzelfde embryo onderging hersenen torsie, op verzoek van vloeibare oppervlaktespanning. (D) controle embryo met normale hersenen torsie in een vergelijkbaar stadium. Schaal bars, (A-C) 1 mm, (D) 1 mm. foto's werden gevangen genomen bij 10 X vergroting. Aangepast uit Ref. [12] met toestemming. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2: OCT beeld van een HH13 embryo. (A) de figuur heeft de hoek van de thoracale oriëntatie gemarkeerd op (a) en de craniale richting hoek gemeten bij (b). (B), (C) Een dwarsdoorsnede van de NT op posities (a) en (b). Hoeken zijn gemeten vanaf een verticale positie. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 3
Figuur 3: een fysisch model van het embryo torsie van de hersenen aan te tonen. (A) een vereenvoudigde geometrie van het embryo van een kuiken zonder VM op HH14-17 (B) Silicone-elastomeer fysisch model van een embryo chick. (C) dorsale weergave van model met het hart op de goede kant. (D) dorsale weergave van het model onder een externe kracht toegepast door een dekglaasje aan, begint te tonen naar rechts hersenen torsie. (E) Chick embryo gekweekt ex-ovo begint te draai gezichten op HH14 voor de vergelijking. Schaal Bars, (B-D) 1 cm, (E) 1 mm. aangepast uit Ref. [12] met toestemming. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

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

Terwijl fysische verschijnselen een integrale rol in genuitdrukking26,27,28,29,30, specifieke mechanische mechanismen, samen met de coördinatie van de mechanische speelt en moleculaire mechanismen, blijven grotendeels onontgonnen. Het is bekend dat de ventrale flexure en naar rechts torsie van de primitieve hersenen zijn twee centrale processen die tot de vroege embryonale morfogenese18,31,32,33bijdragen, 34, maar geen voorafgaande studies gericht de mechanische oorsprong van hersenen torsie, een van de oudste orgel-niveau de asymmetrie links-rechts-gebeurtenis.

De belangrijkste stappen van het protocol zijn de verwijdering van de VM te identificeren van de mechanische drijvende kracht voor hersenen torsie en de toepassing van vloeibare oppervlaktespanning te verder bevestigen de bevindingen. Het oplossen van deze techniek vond plaats om te identificeren van de eerste fase waartegen de VM moet worden verwijderd om belangrijke veranderingen bij torsie veroorzaken.

De neerwaartse passieve kracht van de VM bleek te zijn een fundamentele mechanische grens voor de groeiende embryonale hersenen buis. Wanneer de VM van het embryo is verwijderd, de hersenen niet meer wendingen een normale mate maar kon worden gemaakt om te verdraaien om het niveau van de controle door de verdere toepassing van oppervlaktespanning door het verlagen van het vloeistofniveau. De bekende oppervlaktespanning van water bij kamertemperatuur is 72.01 ± 0,1 mN/m, en de contact lengte is in de orde van de millimeter, de kracht kan vervolgens worden berekend. Waardoor we naar schatting dat de VM uitgeoefend een troepenmacht van ongeveer 10 mN op de HH 14-17 embryo12.

Met behulp van dit protocol, konden we om te bepalen dat VM de mechanische sleutelrol in embryonale hersenen torsie speelt. De resultaten verkregen met behulp van dit nieuwe protocol suggereert dat de VM is een kritische structuur voor de progressie van normale hersenen torsie tijdens de embryonale voedselproductie, zoals het levert de geometrische beperkingen en mechanische belasting nodig zijn voor het draaien van de hersenen35. De resultaten gaven ook aan dat de positie van het hart de richting van hersenen torsie bepaalt. L-R asymmetrie van het embryo tijdens ontwikkeling leidt tot een vorm van recht-lus van het hart, die op hun beurt stations naar rechts draaien van de hersenen36,37,38,39. Het is vermeldenswaard dat de mechanische methode van verdringt de positie van het hart van de chemische methode ontwikkeld door andere onderzoekers13 verschilt en beter is voor de rol van de mechanica in genuitdrukking uitgezet. Over het geheel genomen illustreren onze resultaten de fundamentele rol van mechanica in torsional hersenen morfogenese rijden in het kuiken embryo.

In de toekomst het protocol kan worden toegepast om te identificeren hoe genetische en mechanische factoren samen regelmatig embryonale torsie en onthullen hoe deze verschillende factoren werken in concert om passende morfogenese.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs verklaren geen belangenconflicten.

Acknowledgments

Z.C. erkent de steun van Dartmouth opstarten Fonds en de Branco Weiss - Society for Science fellowship, beheerd door de ETH Zürich. De auteurs bedanken Drs. Larry A. Taber, Benjamen A. Filas, Qiaohang Guo, Yunfei Shi voor nuttige discussies, alsmede de Anoniem reviewers voor opmerkingen. Dit materiaal is gebaseerd op werk gesteund door de National Science Foundation Graduate Research Fellowship onder Grant nr. DGE-1313911. Mening, bevindingen, en conclusies of aanbevelingen uitgedrukt in dit materiaal zijn die van de auteurs (s) en weerspiegelen niet noodzakelijk de standpunten van de National Science Foundation.

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).
De rol van fysieke krachten in vroege Chick embryonale morfogenese sonderen
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