Summary

Dissection et culture du rein embryonnaire de la souris

Published: May 17, 2017
doi:

Summary

Ce protocole décrit une méthode pour isoler et cultiver des rudiments métasphoriques à partir d'embryons de souris.

Abstract

Le but de ce protocole est de décrire une méthode de dissection, d'isolement et de culture des rudiments métanéphriques de souris.

Au cours du développement du rein des mammifères, les deux tissus progéniteurs, le bourgeon urétéral et le mésenchyme métasphorique, communiquent et induisent réciproquement des mécanismes cellulaires pour former éventuellement le système collecteur et les néphrons du rein. Au fur et à mesure que les embryons de mammifères se développent par voie intra-utérine et qui sont inaccessibles à l'observateur, une culture d'organe a été développée. Avec cette méthode, il est possible d'étudier les interactions épithéliales-mésenchymateuses et le comportement cellulaire pendant l'organogenèse rénale. En outre, l'origine des malformations rénales congénitales et des voies urogénitales peut être étudiée. Après une dissection minutieuse, les rudiments métanéphriques sont transférés sur un filtre qui flotte sur un milieu de culture et peuvent être conservés dans un incubateur de culture cellulaire pendant plusieurs jours. Cependant, il faut savoir que les conditions sontArtificielle et pourrait influencer le métabolisme dans le tissu. En outre, la pénétration des substances d'essai pourrait être limitée en raison de la matrice extracellulaire et de la membrane basale présents dans l'explant.

Un des principaux avantages de la culture des organes est que l'expérimentateur peut avoir un accès direct à l'organe. Cette technologie est peu coûteuse, simple et permet un grand nombre de modifications, telles que l'ajout de substances biologiquement actives, l'étude des variantes génétiques et l'application de techniques avancées d'imagerie.

Introduction

The mammalian kidney is derived from two primordial structures with mesodermal origin: the tubular epithelial ureteric bud and the metanephric mesenchyme. During nephrogenesis, the ureteric bud invades the metanephric mesenchyme and branches to form the collecting system. The metanephric mesenchyme gives rise to the epithelial elements of the nephrons. These processes occur in a precisely timed and spatially coordinated manner and are initiated by reciprocal inductive mechanisms. Both tissue components communicate and affect the other’s cell morphogenesis.

In the 1920s, it was Boyden who performed the in vivo obstruction of the mesonephric duct in chicken, providing the first indication of inductive interactions as separated nephric blastema fail to differentiate1. At about the same time, the first successful attempts to culture chicken nephric rudiments in a hanging drop were published. Subsequently, the organ culture was developed to study tissue interactions in mammalian organogenesis. In the 1950s, Grobstein developed a technique in which metanephric rudiments could be cultured on a filter. This technique was modified by Saxén, who placed the filter on a Trowell-type screen in a culture dish1. Over the years, many modifications and applications for organ culture have emerged. The method described here is based on Saxén’s technique but is simplified, as the filters float free on the medium and the diameter of the culture well only slightly exceeds the diameter of the filter, limiting unwanted movement of the filter.

Whole-organ culture is a classical, cheap, and simple but powerful tool to investigate cellular processes and intercellular communication during organogenesis. Organ culture allows for treatment with biological agents, such as growth factors, antibodies, antisense oligonucleotides, viruses, and peptides, as well as with pharmaceutical compounds and other chemicals. Also, gene function may be studied using explants derived from genetically modified mice or using inducible gene inactivation technology, such as the Cre-loxP system. This allows for the study of genetic mutations that cause embryonic lethality prior to the development of the kidney. Organ culture can also be combined with fluorescent tagging for gene function or lineage tracing and modern imaging techniques, which enable real-time monitoring of cell behavior2.

In the specific example provided here, the effect of EphrinB2-activated Eph-receptor signaling on the branching morphology of the ureteric bud was investigated. The morphology of the EphA4/EphB2 double-knockout mice suggested several severe defects in kidney development, which were detectable as early as embryonic day 11 (E11) and involved the ureteric bud, the ureter, and the common nephric duct3. Signaling via Eph receptors requires the clustering of the ligand-receptor dimer4. To over-activate Eph signaling, the kidney rudiments from E11.5 mouse embryos were cultured in the presence of clustered recombinant EphrinB2-Fc. EphrinB2 is a known ligand for the EphA4 receptor, which is expressed in the ureteric bud tips3.

Protocol

Les souris ont été maintenues selon la réglementation suédoise et la législation de l'Union européenne (2010/63 / UE). Toutes les procédures ont été effectuées selon les directives du Comité suédois d'éthique (permis C79 / 9, C248 / 11 et C135 / 14). Les procédures à l'Université de Heidelberg portant sur des matières animales ont été approuvées par le Regierungspräsidium Karlsruhe et les agents de protection des animaux à l'Université de Heidelberg. 1. P…

Representative Results

L'anlagen rénale métasphorique a été dérivé de souris enceintes enceintes Black-6 chez E11.5 et ont été cultivées. Après 3 jours, le bourgeon urétéral s'est ramifié jusqu'à 5 fois, entraînant une ramification du bourrelet urétéral initialement en forme de T. Chaque explant a été photographié et les nombres de segments et de points d'extrémité ont été quantifiés pour déterminer les générations de ramifications et pour calculer le nombre de point…

Discussion

Ce manuscrit décrit une méthode pour isoler l'anlagen méthanephrique en développement de l'embryon de souris et pour cultiver les rudiments d'organes. Cette méthode est une technique standard, développée par Grobstein 8 et Saxén 9 , 10 , et a été adaptée et modifiée par beaucoup d'autres 11 , 12 . Le succès de la méthode dépend principalement de la d…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Les auteurs remercient Leif Oxburgh et Derek Adams de partager généreusement leurs connaissances, Leif Oxburgh pour les commentaires utiles sur le manuscrit, et Stefan Wölfl et Ulrike Müller pour leur soutien technique et Saskia Schmitteckert, Julia Gobbert, Sascha Weyer et Viola Mayer pour l'aide dans le laboratoire. Ce travail a été soutenu par Development, The Company of Biologists (to CP).

Materials

DMEM/F-12 Thermo Fisher Scientific 21331020
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) Thermo Fisher Scientific 15140148
GlutaMAX Supplement Thermo Fisher Scientific 35050061
DPBS, calcium, magnesium Thermo Fisher Scientific 14040117 use for dissection
holo-Transferrin human Sigma-Aldrich T0665
Insulin-Transferrin-Selenium (ITS -G) (100X) Thermo Fisher Scientific 41400045
Paraformaldehyde Sigma-Aldrich 158127
Amphotericin B solution Sigma-Aldrich A2942
Triton X-100 Sigma-Aldrich X100
Sodium azide Sigma-Aldrich S8032
Thimerosal Sigma-Aldrich T5125
Propyl gallate Sigma-Aldrich 2370
Mowiol 4-88 Sigma-Aldrich 81381
Glycerol Sigma-Aldrich G5516
Biotinylated Dolichorus Biflorus Agglutinin Vector Laboratories B-1035
Alexa488 conjugated Streptavidin Jackson Immuno Research 016-540-084
Recombinant Mouse Ephrin-B2 Fc Chimera Protein, CF R&D Systems 496-EB
Recombinant Human IgG1 Fc, CF R&D Systems 110-HG-100
Goat Anti-Human IgG Fc Antibody R&D Systems G-102-C
Phosphate buffered saline tablets Sigma-Aldrich P4417 use for fixation and immunostaining
Dumont #5, biologie
tips, INOX, 11cm
agnthos.se 0208-5-PS 2 pairs of forceps are needed
Iris scissors, straight, 12cm agnthos.se 03-320-120
Dressing Forceps,
straight, delicate, 13cm
agnthos.se 08-032-130
Petri dishes Nunclo Delta treated Thermo Fisher Scientific 150679
TMTP01300 Isopore Membrane Filter, polycarbonate, Hydrophilic, 5.0 µm, 13 mm, white, plain MerckMillipore TMTP01300
Nunclon Multidishes
4 wells, flat bottom
Sigma-Aldrich D6789-1CS
Microscope cover glass24x50mm thickn. No.1.5H 0.17+/-0.005mm nordicbiolabs 107222
Cover glasses No.1.5, 18x18mm nordicbiolabs 102032
Slides ~76x26x1, 1/2-w. ground plain nordicbiolabs 1030418
VWR Razor Blades VWR 55411-055
50 mL centrifuge tubes Sigma-Aldrich CLS430828
15 mL centrifuge tubes Sigma-Aldrich CLS430055
Whatman prepleated qualitative filter paper, Grade 113V, creped Sigma-Aldrich WHA1213125
Fixed stage research mircoscope Olympus BX61WI
Black 6 inbred mice, male, C57BL/6NTac Taconic B6-M
Black 6 inbred mice,female, C57BL/6NTac Taconic B6-F
Greenough Stereo Microscope Leica Leica S6 E

Referencias

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Citar este artículo
Aresh, B., Peuckert, C. Dissection and Culture of Mouse Embryonic Kidney. J. Vis. Exp. (123), e55715, doi:10.3791/55715 (2017).

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