이 문서에서는 두개 안면 개발에 신경 능선 및 / 또는 기타 조직의 종 특정 기여를 테스트하기 위해 설계 키메라 배아를 생성하는 방법을 설명합니다.
키메라 배아의 생성은 세포의 운명, 조직의 상호 작용 및 조직 학적 및 척추 동물의 배아의 형태 개발에 종 특정 기여를 연구하는 광범위하고 강력한 방법입니다. 특히, 키메라 배아의 사용은 두개 안면 복합체의 종 특이 형태를 연출 신경 능선의 중요성을 설치했다. 여기에서 설명하는 방법은 매우 다른 두개 안면 형태로, 두 조류 종, 오리와 메추라기를 사용합니다. 이 방법은 크게 두개 안면 복잡한의 종 – 특정 패턴의 분자 및 세포 규제의 조사를 용이하게한다. 메추라기와 오리 키메라 배아 실험은 이미 신경 능선 매개 조직의 상호 작용과 두개 안면 골격, 근육, 및 외피에있는 종의 특정 패턴을 조절하는 세포 자율적 인 행동을 계시했다. 신경 능선 파생 상품의 다양성은 상당한 잠재력을 제안합니다척추 동물의 개발, 질병, 진화를 이해하는 메추라기 오리 키메라 시스템의 미래 응용 프로그램에 대한.
얼굴 골격은 외배엽과 내배엽 상피 층 1-11으로 둘러싸인 신경 능선과 중배엽 중간 엽으로 구성되어 여러 얼굴 프로세스의 성장과 융합에서 개발하고 있습니다. 각 프로세스 내에서 형태 발생 이벤트는 중간 엽과 주변 상피 12 ~ 16 사이의 뚜렷한 신호의 상호 작용에 의해 적용됩니다. 이러한 신호의 상호 작용 및 / 또는 하류 이펙터 변경은 질병 표현형에 기여하고 또한 두개 안면 골격 (17, 18)의 진화와 관련이있을 수 있습니다. 따라서 조직의 상호 작용의 타이밍과 성격을 해명하는 안면 골격의 발달과 진화 생물학에 대한 우리의 이해를 높이기 위해 큰 잠재력이있다.
조직의 상호 작용을 조사하기 위해 키메라 배아의 사용은 발달 생물학의 오랜 역사를 가지고 있습니다. 이 방법은 한스 스페 만과 그의 실험실에 의해 개척되었다다른 양서류 종의 배아 사이의 조직을 이식하여 배아 "조직"을 발견 한 사람. 스페 손으로 기술 전문 도구, 특히 스페 피펫 자신의 개발에 의해 보완 된 마이크로 수술 기법의 주인이었다. 빅토르 햄버거 스페의 노벨상을 주도 원래의 이식 실험을 수행 할 때, 이는 1920 년대 프라이 부르크에있는 한스 스페 만의 실험실에서 대학원생이었다. 햄버거는 1935 년 세인트 루이스의 워싱턴 대학으로 이동했을 때, 그는 실험 발생학 19 일 자신의 매뉴얼에 스페의 마이크로 피펫을 만드는 과정을 자세히 설명합니다. 드류 Noden 매사추세츠 애 머스트 대학에 다음 코넬 대학으로 이동 한 후, Noden는 제조와 메추라기 – 병아리 키메라를 포함하는 자신의 수술 이식 스페의 마이크로 피펫을 사용하여 계속했다. 1,972까지 워싱턴 대학에서 햄버거의 실험실에서 대학원생이었다. &# 160;. 대학원생, 1995-1998 코넬에서 드류 Noden과 훈련 저자 (서식 슈나이더) 중 하나 스페의 마이크로 피펫을 만들기위한 다음과 같은 프로토콜이 햄버거 Noden 작성한 설명을 기반으로하고 만든 이후의 변경을 포함하는 동안 슈나이더.
두개 안면 개발의 연구에 특히 신경 능선 세포의 기여를 이해하기위한 메추라기 – 병아리 키메라의 사용은 르 Douarin 등 20에서 검토, 1970 년대 초에 Noden로와 르 Douarin에 의해 개척되었다. 이 방법은 광범위하게 많은 연구 및 많은 다른 연구자 1, 4, 5, 21-38에 의해 채택되었다. 성장과 메추라기와 병아리의 형태의 상당 비율은 세포의 운명과 혈통 추적 연구에 대한 그 안에 이식에 적합하다. 그러나, 메추라기와 여자 사이의 유사성, 형태 학적 변화는 산업사공여 세포로 uced는 해독하기가 어렵다. 반면, 다른 조류 키메라 시스템은 39-50 배아는 해부학 적으로 구별 할 메커니즘을 연구하는 방법으로 국내 오리를 포함했다. 보다 구체적으로, 메추라기 오리 키메라 시스템은 호스트, 그 반대의 도너의 효과 조건에 대한 여러 이점을 제공한다. 첫째, 메추라기와 오리 배아는 유전자 발현 (그림 1 A와 B)의 차동 도메인에 대한 시금에 의해 패턴 형성의 기증자 또는 호스트 고유의 메커니즘을 탐구하는 직접적인 방법을 제공 신체의 크기와 모양에서 구분된다. 둘째, 메추라기와 오리 배아는 메추라기 17 일 부화 오리 28 일 부화와 성숙의 상당히 다른 비율이있다. 이식 된 신경 능선은 호스트 환경 내에서 극한 성숙 율을 유지하고, 따라서, 시간적 유전자 발현의 변화, 조직 상호 작용 histogenesis 및 형태 형성의 식별이 가능하다51-57. 마지막으로, 안티 – 메추라기 핵 항체 (PN ¢ Q)는 기증자와 호스트 세포 기여 재하 메추라기 세포에서 발현하지만 오리 세포에서 존재하는 단백질을 인식하여 서로 영구적으로 구별 할 수 있습니다.
신경 능선은 배아에 걸쳐 광범위하게 마이그레이션 및 두개 안면 골격에 기여 연골 세포와 조골 세포 등 다양한 세포 유형으로 분화 과도 배아 세포 집단이다. 메추라기 오리 키메라 시스템에 신경 능선을 이식하면 두개 안면 골격의 발달을 조절하는 조직의 상호 작용과 신호 전달 경로에 대한 우리의 이해에 크게 기여하고있다. 그러나, 또한 평활근 세포, 지방 세포, 멜라닌 세포, 슈반 세포 및 신경 세포를 생성하는 신경 능선의 거대한 잠재력 주어진 메추라기 오리 키메라 시스템은 특히 줄기 세포 생물학의 급속한 발전과 함께 미래의 응용 프로그램에 대한 엄청난 잠재력을 가지고 재생 의료. 메추라기와 오리는 모두 상업적으로 사육 종 때문에, 상대적으로 저렴한 수정란의 준비가 공급 농장의 다양한 사용할 수 있습니다. 따라서,이 기술은 researc에 액세스 할 수 있어야합니다그녀는 예산 및 설비 공간의 넓은 범위 내에서 동작.
이 기술은 매우 강력하지만, 다음과 같은 몇 가지 제한 사항이 남아 있습니다. 다른 수술 기법과 마찬가지로, 메추라기 오리 키메라의 질과 생존은 연구원의 수술 기술에 의존하고, 따라서, 그 이용하여 마우스와 같은 다른 모델에 비해 실험 사이에 더 많은 상호 및 개인 내 변화가있을 것입니다 유전학. 또한, 재현성 및 각 이식의 성공에 기여 개발 및 개별 배아 단계의 비율의 변화도있다. 조류 배아는 탈수에 매우 민감하고 수술하는 동안 따라서 중요한 단계는 최소한으로 현미경, 낮은 시간을 가벼운 수준을 유지하는 등, 가능한 한 많은 테이프로 밀봉 달걀, 수술 후 인큐베이터에서 높은 습도 건조를 방지.
키메라의 생존, U의 측면에서이 비율은 나이가에게 수집 단계를 줄일 수 있지만 sually 사이 50-75%는 남아있다. 수술의 일반적인 4 ~ 6 시간 세션에서, 숙련 된 외과 의사가 15 키메라를 생성 할 수 있습니다. 이식의 성공은 또한 도구의 품질에 크게 의존한다. 좋은 도구는 더 일관성, 재생 가능한 결과로 이어집니다. 텅스텐 바늘을 만들기 위해 프로판 토치를 사용하는 것은 매우 날카로운 바늘이 될 수 있습니다. 그것은 불꽃의 크기를 제어하기 때문에 사용되는 토치의 종류는 큰 차이가 있습니다. 전해 샤프닝도 사용될 수 있지만,이 방법도 같은 날카로운 바늘을 제조 부근에 오지 않는다. 바늘을 똑바로 할 수 있도록하는 대신 스풀 와이어 텅스텐 막대를 사용하십시오.
스페의 마이크로 피펫은, 시간 소모적이고 어려운하게는, 조직 입금위한 이상적인 계기된다. 피펫은 서로 다른 크기의 구멍으로 정의 할 수 있고, 반복적으로 사용할 수 있습니다. 저기서을위한 중요한 요소조지아 스페의 마이크로 피펫은 배아의 표면에 끝을 만지기 전에 피펫에 약간의 액체를하는 것입니다. 접촉이 배아에 메 니스 커스 (meniscus)에 성공하면 유체의 일부가 유출됩니다. 약간 다이어프램에 최대시키는 것은 부드럽게 피펫에 기증자의 이식 조직을 빨아 반면 다이어프램에 누르면, 유체 및 이식 조직은 매우 정밀하게 배출 할 수 있습니다. 다이어프램에 긍정적 인 압력의 비트를 유지하는 것은 전송 중에 피펫의 끝에 기증자 이식 조직을 유지하고, 다이어프램에 약간의 추가 압력은 기증자의 이식 조직이 의도적으로 호스트에 배치 할 수 있습니다.
저장 및 살균 동안 스페 피펫의 보호를 위해, 넓은 끝에서 전구를 제거하고 조심스럽게 전구에 테이퍼 끝을 삽입합니다. 알루미늄 호일로 상단을 커버하고, 수술 전에 압력솥, 유리 시험관에 스페 피펫을 놓습니다. 여러 피펫은 다시가되면수술을 다시 멸균 할 ADY는 피펫을 반전 증류수 유리 세제의 동일한 솔루션에 종기에 약을 가열 한 후 증류수로 반복하여 씻어. 개별 튜브의 오토 클레이브 피펫. 그들은 어둡게 표시하고 뻣뻣한 될 때 다이아 프램 및 고무 전구를 형성하는 고무 튜브는 몇 가지 불임 후 대체 될 것이다.
이 프로토콜의 구성 요소의 대부분은 위험한 장비를 포함한다. 예를 들어, 스페 마이크로 피펫 만들기위한 과정을 3 화염의 종류뿐만 아니라 난방, 당기 불고, 굽힘, 절단, 유리 연마를 포함한다. 따라서, 적절한 개인 보호 장비 (PPE)를 착용하는 고글 등의 안전을 증가하고 실험실 코트 중요하다. 또한, 많은 사람들이 고통, 또는, 계란 알레르기를 개발 계란을 취급 할 때는 항상 장갑을 사용 할 수있는 잠재력을 가지고 있기 때문에. 마음에 이러한주의 사항은, 메추라기 오리 키메라 시스템으로 전많은 미래의 응용 프로그램이 SA, 안전하고 효율적이며 비교적 접근 방법.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 치과의 국립 연구소와 두개 안면 연구소 (NIDCR) F32 보조금 (DE021929) JLF 및 RAS에 NIDCR R01 부여 DE016402에 의해 투자되었다
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 |