Summary

Диссекция и культура мышей эмбриональной почки

Published: May 17, 2017
doi:

Summary

Этот протокол описывает метод выделения и культивирования метанефрических зачатков из эмбрионов мыши.

Abstract

Цель этого протокола – описать метод вскрытия, выделения и культивирования метанефрических рудиментов мыши.

Во время развития почки млекопитающих две ткани-предшественники, уретеровая почка и метанефрическая мезенхима, общаются и взаимно индуцируют клеточные механизмы, чтобы в конечном итоге сформировать систему сбора и нефроны почки. Поскольку эмбрионы млекопитающих растут внутриутробно и поэтому недоступны для наблюдателя, была разработана культура органов. С помощью этого метода можно изучать эпителиально-мезенхимальные взаимодействия и клеточное поведение во время органогенеза почек. Кроме того, можно исследовать происхождение врожденных пороков развития почек и урогенитального тракта. После тщательного вскрытия метанефрические рудименты переносятся на фильтр, который плавает на питательной среде и может храниться в инкубаторе для культивирования клеток в течение нескольких дней. Однако необходимо знать, что условияИскусственно и может влиять на обмен веществ в ткани. Кроме того, проникновение испытываемых веществ может быть ограничено из-за внеклеточного матрикса и базальной мембраны, присутствующих в эксплантате.

Одним из главных преимуществ органной культуры является то, что экспериментатор может получить прямой доступ к органу. Эта технология дешевая, простая и допускает большое количество модификаций, таких как добавление биологически активных веществ, изучение генетических вариантов и применение передовых методов визуализации.

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

Мышей поддерживали в соответствии с законодательством Швеции и законодательством Европейского Союза (2010/63 / ЕС). Все процедуры были выполнены в соответствии с указаниями Шведского комитета по этике (разрешения C79 / 9, C248 / 11 и C135 / 14). Процедуры в Гейдельбергском университете по животным пр…

Representative Results

Метанефринный почковый анлаген получали из беременных черных-6 инбредных мышей в E11.5 и культивировали. Через 3 дня зачаток мочеточника разветвлялся до 5 раз, что приводило к разрастанию первоначально Т-образного уретрового зачатка. Каждый эксплантов фотографировали, ?…

Discussion

В этой рукописи описывается метод выделения развивающегося метанефрического анлагена из эмбриона мыши и культивирования зачатки органа. Этот метод является стандартной методикой, разработанной Grobstein 8 и Saxén 9 , 10 , и был адаптирован и модифи?…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы благодарят Лейфа Оксбурга и Дерека Адамса за щедрое распространение своих знаний, Лейфа Оксбурга за полезные комментарии к рукописи, Стефана Вёльфля и Ульрике Мюллер за их техническую поддержку и Саскию Шмиттекерт, Джулию Гобберт, Сашу Вейер и Виолу Майер за помощь в лаборатория Эта работа была поддержана Отделом Развития, Компанией Биологи (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

  1. Saxén, L. . Organogenesis of the kidney. Developmental and Cell Biology Series. 19, (1987).
  2. Lindström, N. O., et al. Integrated β-catenin, BMP, PTEN, and Notch signalling patterns the nephron. eLife. 4, e04000 (2015).
  3. Peuckert, C., et al. Multimodal Eph/Ephrin signaling controls several phases of urogenital development. Kidney Int. 90 (2), 373-388 (2016).
  4. Pasquale, E. B. Eph receptor signalling casts a wide net on cell behaviour. Nat Rev Mol Cell Biol. 6 (6), 462-475 (2005).
  5. Bonanomi, D., et al. Ret Is a Multifunctional Coreceptor that Integrates Diffusible- and Contact-Axon Guidance Signals. Cell. 148 (2), 568-582 (2012).
  6. Brown, A. C., et al. Isolation and Culture of Cells from the Nephrogenic Zone of the Embryonic Mouse Kidney. J Vis Exp. (50), e2555 (2011).
  7. Grobstein, C. Inductive interaction in the development of the mouse metanephros. J Exp Zool. 130, 319-340 (1955).
  8. Saxén, L., Toivonen, S. . Primary Embryonic Induction. , (1962).
  9. Saxén, L., Koskimies, O., Lahti, A., Miettinen, H., Rapola, J., Wartiovaara, J. Differentiation of kidney mesenchyme in an experimental model system. Adv Morphog. 7, 251-293 (1968).
  10. Dudley, A. T., Godin, R. E., Robertson, E. J. Interaction between FGF and BMP signaling pathways regulates development of metanephric mesenchyme. Genes Dev. 13, 1601-1613 (1999).
  11. Perälä, N., et al. Sema4C-Plexin B2 signalling modulates ureteric branching in developing kidney. Differentiation. 81 (2), 81-91 (2011).
  12. Thesleff, I., Ekblom, P. Role of transferrin in branching morphogenesis, growth and differentiation of the embryonic kidney. J Embryol exp Morph. 82, 147-161 (1984).
  13. Watanabe, T., Costantini, F. Real-time analysis of ureteric bud branching morphogenesis. Dev Biol. 271, 98-108 (2004).
  14. Sebinger, D. D. R., Unbekandt, M., Ganeva, V. V., Ofenbauer, A., Werner, C., Davies, J. A. A Novel, Low-Volume Method for Organ Culture of Embryonic Kidneys That Allows Development of Cortico-Medullary Anatomical Organization. PLoS One. 5 (5), e10550 (2010).
  15. Ekblom, P., Miettinen, A., Virtanen, I., Wahlström, T., Dawnay, A., Saxén, L. In vitro segregation of the metanephric nephron. Dev Biol. 84 (1), 88-95 (1981).
  16. Davies, J. A., Unbekandt, M. siRNA-mediated RNA interference in embryonic kidney organ culture. Methods Mol Biol. 886, 295-303 (2012).
  17. Saxén, L., Lehtonen, E. Embryonic kidney in organ culture. Differentiation. 36 (1), 2-11 (1987).
  18. Bard, J. B. L. The development of the mouse kidney embryogenesis writ small. Curr Opin Genet Dev. 2, 589-595 (1992).
  19. Davies, J. A. A method for cold storage and transport of viable embryonic kidney rudiments. Kidney Int. 70 (11), 2031-2034 (2006).
  20. Batourina, E., et al. Distal ureter morphogenesis depends on epithelial cell remodeling mediated by vitamin A and Ret. Nat Genet. 32 (1), 109-115 (2002).

Play Video

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

View Video