Il mesenchima cranica subisce movimenti morfogenetici drammatici che fornisce probabilmente una forza trainante per l'elevazione delle pieghe neurali<sup> 1,2</sup>. Qui descriviamo un semplice<em> Ex vivo</em> Espianto saggio per caratterizzare i comportamenti cellulari del mesenchima cranica durante neurulazione. Questo saggio ha numerose applicazioni tra cui essere suscettibili di manipolazioni farmacologiche e analisi di imaging dal vivo.
Il sistema nervoso centrale è derivato dalla piastra neurale che subisce una serie di movimenti morfogenetici complessi causando formazione del tubo neurale in un processo noto come neurulazione. Durante neurulazione, morfogenesi del mesenchima che sta alla base della placca neurale si crede di guidare neurale elevazione volte. Il mesenchima cranica è costituito dal mesoderma parassiale e cellule della cresta neurale. Le cellule del mesenchima forma cranica un reticolo porosa composta di cellule stellate sagomati ed interconnessi matrice extracellulare (ECM) filamenti che supportano le pieghe neurali. Durante neurulazione, il mesenchima cranica subisce riarrangiamenti stereotipati con conseguente sua espansione e questi movimenti si ritiene di fornire una forza trainante per neurale elevazione volte. Tuttavia, i percorsi e comportamenti cellulari che guidano la morfogenesi cranica mesenchima ancora poco studiato. Le interazioni tra l'ECM e le cellule dei cranici thes mesenchima sono alla base deicella E comportamenti. Qui descriviamo un semplice saggio ex vivo espianto ideato per caratterizzare i comportamenti di queste cellule. Questo saggio è modificabile a manipolazioni farmacologiche di sezionare la segnalazione vie di degradazione coinvolte e le analisi di imaging dal vivo per caratterizzare ulteriormente il comportamento di queste cellule. Presentiamo un esperimento rappresentativo dimostrare l'utilità di questo test nel caratterizzare le proprietà migratorie del mesenchima cranica su una varietà di componenti ECM.
Chiusura del tubo neurale nella regione craniale si verifica tra 8,5 giorno embrionale (E8.5) e 9,5 in embrione di topo. La mancata per chiudere correttamente il tubo neurale nei risultati testa in anencefalia, un difetto comune di nascita strutturale negli esseri umani ed è incompatibile con la vita. Le forze che guidano cefalica chiusura del tubo neurale sono generati sia dal tessuto neurale stessa e l'epidermide circostante e mesenchima 3. In particolare, l'espansione del mesenchima cranica è ritenuta essenziale per la elevazione della neurale cranica 1,2 pieghe. Mesenchima cranica è ricco di proteine ECM in particolare proteine glicosilate come proteoglicani condroitin solfato di eparina, solfati e 4-8 ialuronato.
Diversamente l'embrione di pollo in cui cellule della cresta neurale emigrare dal tubo neurale dorsale dopo la chiusura del tubo neurale, la cresta neurale nel topo migra al tempo stesso che le pieghe neurali iniziano a rISE (dopo la fase 5 somite). Così durante neurulazione nel topo, il mesenchima cranica è composto di cellule derivate dalla cresta neurale e il mesoderma parassiale. Cresta neurale e le popolazioni mesoderma parassiale sono indotti in momenti diversi dello sviluppo, localizzati in posizioni diverse l'embrione e si sviluppano in diverse strutture 9,10. Il mesoderma parassiale nasce dalla stria primitiva e migra verso la regione anteriore dell'embrione alla base della piastra neurale presuntiva. La cresta neurale è indotta a livello della giunzione della piastra neurale e ectoderma epidermico, subisce un epitelio di transizione mesenchima e delamina appena prima neurale elevazione volte nell'embrione roditore. Cellule della cresta neurale migrano lungo i percorsi stereotipati del mesoderma parassiale subectodermal al arco branchiale, fronto-nasale e mesenchima perioculare. Il mesoderma parassiale contribuiranno a realizzare alcune delle ossa della volta cranica e dei muscoli della faccia e che thcresta neurale e contribuirà ad altre ossa del cranio e del viso, oltre ai nervi cranici 9-11. Il mesoderma parassiale e lignaggi della cresta neurale può essere differenzialmente segnato dalla Mesp1-cre-cre e Wnt1 linee di topi transgenici, rispettivamente 9.
Il ruolo essenziale del mesenchima cranica in chiusura del tubo neurale è stato dedotto da esperimenti in cui il trattamento degli embrioni nei roditori con ECM interrompere agenti come ialuronidasi, condroitinasi ABC, heparitinase o diazo-oxo-norleucina (DON) in fase di chiusura del tubo neurale neurulazione compromessa 7, 12-14. In questi esperimenti, l'analisi istologica di sezioni statiche seguito neurulazione rivelato dysmorphogeneis collegati al cranica mesenchima 7,12-14. Tuttavia, poiché l'agente teratogeno avuto accesso a molteplici tessuti, rimane da determinare se il mesenchima cranica è realmente il tessuto bersaglio. A sostegno della conclusione che questo tessutoè essenziale per neurulazione, il mesenchima cranica appare anomalo su analisi istologiche in alcuni mutanti di topo con exencefalia 15-17. Ancora, nella maggior parte dei casi, l'effetto della mutazione sul comportamento cellulare del mesenchima cranica non è stato affrontato.
Abbiamo pensato ad un saggio espianto ex vivo per esaminare direttamente la conseguenza di mutazione genetica o manipolazione farmacologica sul comportamento delle cellule mesenchimali cranici 15. Questo dosaggio è simile a quello pubblicato da Tzahor et al 2003 per vedere il potenziale di differenziazione del mesenchima che sta alla base cranica le rombomeri 18 tranne che hanno modificato la dissezione espianto di studiare le proprietà migratori di popolazioni più anteriori di mesenchima che sono alla base del cranio neurale anteriore piastra. Il nostro metodo è anche una variante di saggi espianti eseguiti in embrione di pollo di analizzare il comportamento migratorio della cresta neurale con key differenze. Preparazioni precedenti hanno espiantato la cresta neurale o il mesoderma parassiale più posteriore 19,20. Inoltre, nel corso neurale elevazione volte nell'embrione di pollo, la cresta neurale non è ancora emigrato dal tubo neurale dorsale e quindi espianti prese il mesoderma parassiale anteriore non contiene cellule della cresta neurale. Nel nostro saggio, espianti mesenchima craniche costituiti mesoderma parassiale, cresta neurale e ectoderma di superficie sono preparati e piastrate su un substrato. Manipolazione sperimentale compreso isolamento di espianti di mutanti genetici, placcatura espianti di ECM diverso o trattamenti farmacologici può essere eseguita. Cellule migrano dal espianto e la distanza, il numero e il comportamento possono essere analizzati e confrontati tra i gruppi di trattamento. Inoltre, questa preparazione è modificabile per analisi di migrazione cellulare mediante tecniche di imaging vivi. Dopo l'esperimento migrazione, espianti può essere fissato e sottoposto ad analisi immunoistochimica per pelliccether chiarire l'effetto dei trattamenti. Nel complesso, il protocollo qui presentato è un semplice test ex vivo per studiare il comportamento del mesenchima cranica. Come un esperimento rappresentativo, utilizziamo questo test per esaminare la migrazione di mesenchima cranica su diversi substrati extracellulari.
Il metodo applicato qui fornisce un saggio potente per esaminare il comportamento delle cellule mesenchimali del cranio. Oltre alle analisi statiche qui presentate, vivono esperimenti di imaging in campo chiaro o in combinazione con l'espressione di proteine marcate con GFP può essere impiegato per esaminare i comportamenti delle cellule in tempo reale mentre migrano dal espianto. Per gli esperimenti di imaging dal vivo, espianti possono essere etichettati con DiI o per differenziare migrazione di cresta neurale dal mesoderma parassiale, ROSA-YFP; Mesp1-creazione o ROSA-YFP; Wnt1-cre o altre linee transgeniche potrebbero essere utilizzati. Craniche mesenchima-ECM interazioni possono essere esaminati anche utilizzando questo test espianto. Qui si espianti piastra su substrati diversi ECM che sono presenti nel mesenchima cranica per mostrare che le cellule migrano su queste per diversi gradi e che la ECM influenza la morfologia delle cellule. Inoltre, espianti possono essere incorporati in una matrice tridimensionale di accedere i comportamenti di cells in questo contesto. Questo saggio espianto è modificabile per l'analisi degli effetti di manipolazioni genetiche e farmacologiche sui comportamenti mesenchima cranici per analizzare segnali intrinseci ed estrinseci che possono regolare e modificare la migrazione. Per esempio, abbiamo utilizzato questo test nei nostri studi di discernere il ruolo di un eccesso di secrezione di Hsp90 nei comportamenti anomali cellulari in Hectd1 mesenchima mutante cranica 15. In questi esperimenti, si espianti trattati con anticorpo anti-Hsp90, Hsp90, proteine geldanamicina e DMA (amelioride dimetil) per bloccare la secrezione di Hsp90 per dimostrare che il comportamento anomalo di Hectd1 cellule mutanti è dovuta all'eccesso extracellulare Hsp90 15. Approcci simili potrebbe essere utilizzato per analizzare farmacologicamente percorsi aggiuntivi sottostanti morfogenesi normale o anormale del mesenchima cranica. Una volta che l'analisi è stata completata, espianti e cellule migranti possono essere analizzati da una serie di metodi. Per esempio, c analisi immunoistochimicaun essere impiegato per esaminare localizzazione di proteine critiche per i movimenti cellulari. Analisi trascrittomo potrebbe anche essere impiegato per determinare come trattamenti influenzare l'espressione genica.
Una significativa limitazione di questa tecnica è che non comportamenti modello in tre dimensioni come sarebbero verificano in vivo. Modifica del protocollo in cui sono incorporati in un espianti matrice tridimensionale (ad esempio matrigel) insieme con l'espressione di proteine fluorescenti compartimenti cellulari marcati potrebbe essere impiegato necessaria per affrontare questo problema. Anche se queste sono state eseguite, ulteriori esperimenti per correlare i comportamenti osservati in questo saggio ex vivo con quelli in vivo sarebbe necessario. Altre limitazioni includono il numero di embrioni necessari per generare numeri sufficienti per generare dati staticamente significativi. La cosa più importante, la dissezione è relativamente semplice, richiede pratica per padroneggiare.
The authors have nothing to disclose.
Questo lavoro è supportato da R01-HD058629 per IEZ