本文介绍了一种方法来生成被设计来测试神经嵴和/或其他组织对颅面部发育的种属特异性的贡献嵌合体胚胎。
嵌合体胚胎的产生是研究细胞命运,组织的相互作用,以及具体物种的组织学和脊椎动物胚胎的形态发展的贡献普遍和有效的方法。特别是,利用嵌合体胚胎的建立在引导颅面复合体的物种特异性形态学神经嵴的重要性。本文所述的方法利用2禽类物种,鸭和鹌鹑,具有显着不同的颅面形态。这种方法大大方便了在颅面复合种属特异性格局分子和细胞调控的研究。在鹌鹑,鸭嵌合体胚胎的实验已经发现神经嵴介导的组织相互作用和调节物种特异性的颅面骨骼,肌肉和体壁图案细胞自主的行为。神经嵴衍生工具的巨大差异表明显著潜力为鹌鹑,鸭嵌合系统,以了解脊椎动物的发育,疾病和进化的未来应用。
面部骨骼,这也构成神经嵴和中胚层间充质由外胚层和内胚层上皮1-11包围的多个面部过程的生长和融合的发展。每个进程中形态发生的事件是由间质细胞和上皮细胞周围12-16之间不同的信号相互制约。改变这些信令交互和/或其下游效应有助于疾病的表型,也可能是相关的颅面骨骼17,18的演变。因此,阐明组织相互作用的时间和性质有很大的潜力,以提高我们的面部骨骼的发育和进化生物学的理解。
利用嵌合体胚胎的研究组织相互作用有着悠久的历史,在发育生物学。这种方法是率先由Hans斯佩曼和他的实验室谁由不同种两栖动物的胚胎移植与组织发现胚胎“组织者”。斯佩曼是显微外科技术的手工技能,补充了他的发展专门的工具,尤其是斯佩曼吸管的高手。尤汉堡包是一名研究生在汉斯斯佩曼在弗赖堡的实验室在20世纪20年代,也就是当被执行的原版移植实验,导致斯佩曼的诺贝尔奖。当汉堡包搬到华盛顿大学圣路易斯分校在1935年,他详细制作斯佩曼微量在他的实验胚胎学 19 的手动过程。德鲁节点N是一名研究生在汉堡的实验室在华盛顿大学,直到1972年搬到马萨诸塞州阿姆赫斯特大学,然后到康乃尔大学后,节点N继续制造和使用斯佩曼微量他涉及鹌鹑鸡嵌合体移植手术。 当一名研究生,培养与德鲁节点N在康奈尔大学1995年至1998年,作者(富施耐德)之一以下协议作出斯佩曼微管是基于写的汉堡包和节点N的描述,并包括由后续修改施耐德。
对颅面部发育的研究,尤其是对理解神经嵴细胞的捐款使用鹌鹑鸡嵌合体是在20世纪70年代初开创的节点N和乐Douarin,在Le Douarin 等 20审阅。这种方法已被广泛采用在许多研究和大量的其他调查1,4,5,21-38。增长和鹌鹑和鸡的形态相当于率使他们在理想的移植细胞命运和谱系追踪研究。因为鹌鹑和小鸡之间的相似性但是,形态变化IND由供体细胞uced是难以破译。相比之下,其他禽类嵌合系统已包括家鸭,以此来研究,使胚胎解剖学独特39-50机制。更具体地说,鹌鹑,鸭嵌合体系统提供了挑剔的捐赠者的主机,反之亦然对影响多重效益。首先,鹌鹑,鸭胚是不同的车身尺寸和形状,它提供了一个直接的方法通过测定基因表达( 图1 A和B)的差分领域探索的模式形成供体或特定于主机的机制。其次,鹌鹑,鸭胚胎发育有很大的不同速率,与鹌鹑孵化17天,28天,鸭孵化。移植的神经嵴保持其固有的成熟率主机环境内,因此,鉴定的基因表达的形态随时间的变化,组织的相互作用,组织发生,并且能够51-57。最后,将抗鹌鹑核抗体(Q¢PN)允许供体和宿主细胞的贡献是永久区别于彼此由认识到广泛表达在鹌鹑细胞,但来自鸭细胞中存在的蛋白。
神经嵴是一个短暂的胚胎细胞群的广泛迁移整个胚胎,并分化成不同类型的细胞,包括软骨细胞和成骨细胞,有助于颅面骨架。移植神经嵴的鹌鹑,鸭嵌合系统,大大促进了我们的调控颅面骨骼发育的组织相互作用和信号通路的理解做出了贡献。然而,由于神经嵴的巨大潜力,也产生平滑肌细胞,脂肪细胞,黑素细胞,雪旺氏细胞和神经元,鹌鹑,鸭嵌合体系统具有巨大的潜力,未来的应用,尤其是在干细胞生物学的迅猛发展相结合和再生医学。由于鹌鹑,鸭都是商业育成品种,随时提供相对廉价的受精卵可从各种农场。因此,这种技术应便于技术与工程实践她广泛的预算和设施的空间内运行。
虽然这种技术是非常强大的,依然存在着一些局限性。像其他外科技术,鹌鹑,鸭嵌合体的质量和可行性依赖于研究者的手术技巧,因此,会有实验,相比其他机型,如那些使用鼠标之间有更多间和个体内变异遗传学。此外,也有变化的发展和个人胚胎阶段的速率有助于该重复性和各移植的成功。禽胚胎也很容易脱水和在手术过程中,因此重要的步骤包括保持光照水平低,在显微镜到最低限度下的时间,用胶带尽可能密封蛋,和高湿度在手术后培养箱避免干燥。
在嵌合体的生存能力,U条款sually之间50-75%存活,虽然这些百分比可以降低老年收集阶段。手术中一个典型的4-6小时会议,有经验的外科医生可以产生10-15嵌合体。在移植的成功也很大程度上取决于工具的质量。好工具导致更一致,可重复的结果。使用丙烷焊炬,使钨针允许进行非常尖锐的针头。用火炬的类型使一个很大的区别,因为它控制着火焰的大小。电解锐化也可以使用,但这种方法并不甚至接近生产针一样锋利。使用钨棒代替假脱机线,使针可制成直的。
该斯佩曼微量,而耗时,很难做出,是组织转移的理想仪器。吸管可以用不同尺寸的开口被定制,并且可以重复使用。对于加兹登的一个关键因素嘎斯佩曼微量是尖端接触胚胎的表面之前,有在吸管一些流体。一些流体将总是流出来时接触被用弯液面以上的胚胎。压在膜片上使得流体和组织移植物,以非常精确地喷出,而稍微向上让膜片上轻轻地吸供体组织移植入吸管。保持位的正压力在膜片保持供体移植组织在移液管的转移过程中的尖端,并在膜片一点额外的压力使得供体移植组织被故意置于主机。
用于存储和消毒过程中保护斯佩曼吸管,从广角端取下灯泡,并小心将锥形尖端插入灯泡。放置斯佩曼吸管在玻璃试管中,用铝箔覆盖的顶部,并高压灭菌手术前。经过多个移液器重新ADY再次进行手术消毒,颠倒移液器,几乎它们加热到沸腾的蒸馏水中并玻璃器皿洗涤剂相同的溶液中,然后用蒸馏水反复冲洗。高压灭菌移液器在各自管。橡胶管,形成在隔膜和橡胶球应几个绝育手术后进行更换或当他们变得昏暗,僵硬。
许多本协议的组成部分涉及危险设备。例如,对于制作斯佩曼微管的过程包括三个类型的火焰,以及加热,拉,吹,弯曲,切割,抛光玻璃。因此,佩戴适当的个人防护装备(PPE),增加安全性,如护目镜和实验室外套是至关重要的。此外,因为很多人患有,或有发展,鸡蛋过敏,处理鸡蛋的时候总是使用手套的潜力。这些预防措施一点,鹌鹑,鸭嵌合系统ISA安全,高效,而且比较方便的方法,有许多未来的应用。
The authors have nothing to disclose.
这项工作是由牙科的国家研究所和颅面研究所(NIDCR)F32补助(DE021929),以金六福和NIDCR R01授予DE016402到RAS
1x PBS | TEK | TEKZR114 | |
Hank’s BSS w/o Phenol Red | Invitrogen | 14025-092 | |
Neutral Red | Sigma Aldrich | N4638-5G | .22µm filter-sterilized |
18G Needles | BD | 305195 | |
5 ml syringe | BD | 309646 | |
No. 5 Dumont forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | |
Straight Scissors | Fine Science Tools | 14028-10 | |
Curved Scissors | Fine Science Tools | 14029-10 | |
Spemann Pipet | Hand-made in lab | ||
Egg holder | Glass ashtray and modeling clay | ||
Alcohol burner | Fisher | 04-245-1 | |
Transparent tape | 3M Scotch | 600 | |
Glass Stirring Rod | Fisher | 11-380C | Tip is narrowed and rounded using a flame |
Tungston wire (.004 x 3 inches) | A-M Systems | 7190 | Tip is flame-sharpened in a propane torch |
Bunsun burner | Fisher Scientific | S49117 | |
Pasteur pipette | Fisherbrand | 22-183-632 | 9-inch (229 mm) |
rubber tubing | Fisher Scientific | 14-178C | amber, thin wall natural rubber; wall thickness: 0.0625 inches/1.6 mm; O.D.: 0.375 inches/9.5 mm; I.D.: 0.25 inches/6.4mm |
Propane fuel cylinder | BernzOmatic | UL2317 | TX-9 with torch style "A" with a screw-on brass "pencil flame" torch |
Diamond point pencil | Fisher Scientific | 22-268912 | |
Rubber bulbs | Fisherbrand | S32325 |