Der kraniale Mesenchym erfährt dramatischen morphogene Bewegungen, die wahrscheinlich stellt eine Antriebskraft für die Elevation der Neuralfalten<sup> 1,2</sup>. Hier beschreiben wir ein einfaches<em> Ex vivo</em> Explantation Assay, um die zellulären Verhalten der Schädelbasis Mesenchym während Neurulation charakterisieren. Dieser Test hat zahlreiche Anwendungen, darunter gefügig zu sein pharmakologischen Manipulationen und Live-Imaging-Analysen.
Das zentrale Nervensystem ist aus der Neuralplatte, die eine Reihe von komplexen Bewegungen morphogenetischen was zur Bildung des Neuralrohrs in einem Prozess als Neurulation bekannt erfährt abgeleitet. Während Neurulation wird Morphogenese des Mesenchym, das die Neuralplatte zugrunde vermutlich neuronalen fache Erhöhung fahren. Der kraniale Mesenchym wird der paraxialen Mesoderm und Neuralleistenzellen zusammen. Die Zellen des kranialen Mesenchym bilden eine pourous Maschenwerk von sternförmigen förmigen Zellen bestehen und Vermischung extrazellulären Matrix (ECM), die die Stränge Neuralfalten unterstützen. Während Neurulation erfährt das kraniale Mesenchym stereotypen Umlagerungen wodurch die Expansion und diese Bewegungen sind vermutlich eine Antriebskraft für neuronale zweifache Erhöhung bereitzustellen. Allerdings bleiben die Wege und zelluläre Verhaltensweisen, die kranialen Mesenchym Morphogenese fahren schlecht untersucht. Wechselwirkungen zwischen der ECM und den Zellen der kranialen Mesenchym zugrunde these Zelle Verhaltensweisen. Hier beschreiben wir ein einfaches ex vivo Explantat Assay entwickelt, um das Verhalten dieser Zellen charakterisieren. Dieser Assay ist änderbare zur pharmakologischen Manipulationen an der Signalwege beteiligt und Live-Imaging-Analysen seziert weiter zu charakterisieren das Verhalten dieser Zellen. Wir stellen eine repräsentativen Experiment demonstriert den Nutzen dieser Assay in der Charakterisierung der Eigenschaften des wandernden kranialen Mesenchym auf einer Vielzahl von ECM-Komponenten.
Neuralrohrschlusses auf dem Oberkopf tritt zwischen embryonalen Tag 8,5 (E8.5) und 9,5 im Maus-Embryo. Nichtbeachtung richtig schließen das Neuralrohr in den Kopf führt Anenzephalie, eine gemeinsame strukturelle Geburtsfehler beim Menschen und ist mit dem Leben unvereinbar. Die Kräfte, die cephalica Neuralrohrschlusses fahren werden sowohl aus dem Nervengewebe selbst und der umgebenden Epidermis und Mesenchym 3 erzeugt. Insbesondere Expansion des kranialen Mesenchym wird angenommen, dass die für Elevation der kranialen Neuralfalten 1,2. Der kraniale Mesenchym ist reich an ECM Proteine insbesondere glykosylierte Proteine wie Heparinsulfat Proteoglykanen, Chondroitin Sulfate und Hyaluronat 4-8.
Anders als in der Hühnerembryo wo Neuralleistenzellen vom dorsalen Neuralrohr auswandern nach Neuralrohrschlusses wandert die Neuralleiste im Mausembryo zugleich, dass die Neuralfalten zu r beginnenise (nach dem 5 Somiten-Stadium). Somit während Neurulation im Mausembryo wird die kraniale Mesenchym von Zellen aus der Neuralleiste und der paraxiale Mesoderm abgeleitet sind. Neuralleiste und paraxialen Mesoderm Populationen werden zu verschiedenen Zeiten in der Entwicklung induziert wird; lokalisiert in verschiedenen Stellungen im Embryo und in unterschiedliche Strukturen entwickeln 9,10. Die paraxialen Mesoderm stammt aus dem Primitivstreifens und wandert auf die vordere Region des Embryos, um die mutmaßlichen Neuralplatte zugrunde liegen. Die Neuralleiste an der Verbindungsstelle der Neuralplatte und epidermalen Ektoderm induziert wird, erfährt eine epitheliale den Übergang Mesenchym und delaminiert unmittelbar vor neuronalen fache Erhöhung in der Nagetier Embryo. Neuralleistenzellen entlang stereotypes Pfade in der subectodermal paraxialen Mesoderm der Kiemenbogen, frontonasalen und periokulare Mesenchym migrieren. Die paraxialen Mesoderm wird, einige der Knochen des Schädels Gewölbe und Muskeln des Gesichts tragen, während the Neuralleiste auch auf andere Knochen des Schädels und des Gesichts neben Hirnnerven 9-11 beitragen. Die paraxialen Mesoderm und Neuralleiste Linien kann unterschiedlich von der Mesp1-cre-und Wnt1-cre transgene Mauslinien bzw. 9 gekennzeichnet werden.
Die wesentliche Rolle der Schädelbasis Mesenchym in Neuralrohrschlusses hat aus Experimenten abgeleitet worden, wo die Behandlung von Nagetier Embryonen mit ECM stören Mittel wie Hyaluronidase, Chondroitinase ABC, Heparitinase oder Diazo-Oxo-Norleucin (DON) während Neurulation beeinträchtigt Neuralrohrschlusses 7, 12-14. In diesen Versuchen zeigten histologische Analyse von statischen Abschnitten nach Neurulation zugeordnet dysmorphogeneis des kranialen Mesenchym 7,12-14. Da jedoch die teratogene Mittel hatten Zugang zu mehreren Geweben, bleibt zu bestimmen, wenn der craniale Mesenchym wirklich das Zielgewebe werden. Zur Unterstützung der Schlussfolgerung, dass dieses Gewebeist für Neurulation wesentlicher erscheint die kranialen Mesenchym abnormale auf histologische Analysen in einigen Mausmutanten mit Exenzephalie 15-17. Trotzdem in den meisten Fällen hat die Wirkung der Mutation auf die zelluläre Verhalten des kranialen Mesenchym nicht angegangen.
Wir haben eine ex-vivo-Assay Explantat direkt untersuchen die Folge genetischer Mutation oder pharmakologische Manipulation auf das Verhalten der kranialen Mesenchymzellen 15 ausgearbeitet. Dieser Assay ist ähnlich dem von Tzahor et al 2003 veröffentlicht das Differenzierungspotenzial der Schädelbasis Mesenchym zugreifen, unterliegt den Rhombomere 18 außer wir haben das Explantat Dissektion modifiziert, um die Migration von mehr anterioren Populationen von kranialen Mesenchym Studie, dass die vorderen neuralen unterliegen Platte. Unsere Methode ist auch eine Änderung der Explantat Assays im Hühnerembryo durchgeführt, um das Zugverhalten der Neuralleiste mit ke zu analysiereny Unterschiede. Vorherige Vorbereitungen der Neuralleiste oder weiter hinten paraxialen Mesoderm 19,20 explantiert. Darüber hinaus während der neuronalen fache Erhöhung im Hühnerembryo hat die Neuralleiste noch nicht emigriert aus dem dorsalen Neuralrohr und damit Explantate des vorderen paraxialen Mesoderm getroffen würden nicht enthalten Neuralleistenzellen. In unserem Assay werden kranialen Mesenchym bestehend aus Explantaten paraxialen Mesoderm, Neuralleiste und Ektoderm Oberfläche hergestellt und auf einem Substrat plattiert. Experimentelle Manipulation einschließlich Isolierung von Explantaten aus genetische Mutanten Plattieren Explantate auf verschiedene ECM oder pharmakologische Behandlungen durchgeführt werden kann. Zellen aus dem Explantat, und der Abstand, die Anzahl und das Verhalten migrieren können analysiert und verglichen werden zwischen den Behandlungsgruppen. Darüber hinaus ist diese Zubereitung änderbare Analysen der zellulären Migration von Live-Imaging-Techniken. Nach der Migration Experiment kann Explantate fixiert und unterworfen werden immunhistochemische Analysen zu PelzTher erläutern die Wirkung der Behandlungen. Im Großen und Ganzen ist das Protokoll präsentiert hier eine einfache ex vivo Test, um das Verhalten der Schädelbasis Mesenchym untersuchen. Als ein repräsentatives Experiment nutzen wir dieses Assays, um die Migration von kranialen Mesenchym auf unterschiedlichen extrazellulären Substrate untersuchen.
Verfahren angewendet hier stellt eine leistungsfähige Assay, um das Verhalten von kranialen Mesenchymzellen untersuchen. Zusätzlich zu den statischen hier vorgestellten Analysen leben Imaging Experimente im Hellfeld oder in Kombination mit Expression von GFP-markierten Proteine können verwendet werden, um das Verhalten der Zellen in Echtzeit prüfen, da sie migrieren aus dem Explantat werden. Für Echtzeit-Bildgebung Experimenten konnte Explantate mit DiI markiertem oder zur Migration von Neuralleiste aus der paraxialen Mesoderm, ROSA-YFP differenzieren; Mesp1-Cre oder ROSA-YFP; Wnt1-Cre oder anderen transgenen Linien verwendet werden könnten. Cranial Mesenchym-ECM-Interaktionen können ebenfalls untersucht Verwendung dieses Explantat Assay werden. Hier Platte Explantate auf verschiedene ECM Substrate, die in der kranialen Mesenchym zu zeigen, dass Zellen auf diese unterschiedlich stark migrieren und dass das ECM beeinflusst die Morphologie der Zellen sind. Weiterhin können Explantate in einer dreidimensionalen Matrix eingebettet sein, das Verhalten von Cel zugreifenls in diesem Kontext. Das Explantat Assay ist änderbare zur Analyse der Wirkung von genetischen und pharmakologischen Manipulationen am kranialen Mesenchym Verhaltensweisen intrinsische und extrinsische Cues, zu regulieren und zu modifizieren Migration zu analysieren. Zum Beispiel verwendeten wir diesen Assay in unseren Studien, um die Rolle von überschüssigem Hsp90 Sekretion in den anormalen zellulären Verhalten in Hectd1 Mutante kranialen Mesenchym 15 erkennen. In diesen Experimenten, behandelten wir Explantate mit anti-Hsp90-Antikörper, Hsp90-Protein, Geldanamycin und DMA (dimethyl amelioride), um die Sekretion von Hsp90 zu demonstrieren, dass das abnormale Verhalten Hectd1 Mutantenzellen durch überschüssige extrazelluläre Hsp90 15 ist blockieren. Ähnliche Ansätze könnten verwendet werden, um pharmakologisch sezieren zusätzliche Wege zugrunde normal oder abnormal Morphogenese des kranialen Mesenchym werden. Sobald der Test abgeschlossen ist, können Explantate und wandernden Zellen durch eine Vielzahl von Methoden analysiert werden. Beispielsweise immunhistochemischen Analysen cein Arbeitnehmer zur Lokalisierung von Proteinen entscheidend für Zellbewegungen untersuchen. Transkriptom-Analysen könnten auch eingesetzt werden, um festzustellen, wie Behandlungen Genexpression beeinflussen.
Ein wesentlicher Nachteil dieser Technik ist, dass dies nicht der Fall Modells Verhaltensweisen in drei Dimensionen, wie sie in vivo auftreten würde. Modifikation des Protokolls wo Explantaten in einer dreidimensionalen Matrix (zB Matrigel) zusammen mit Expression an fluoreszierendem Protein markierte zelluläre Kompartimente eingebettet könnten verwendet notwendig, um dieses Problem anzugehen. Auch wenn diese Änderungen durchgeführt wurden, würde zu weiteren Experimenten Verhaltensweisen in dieser ex vivo-Assay mit denen in vivo gesehen korrelieren notwendig sein. Weitere Einschränkungen umfassen die große Anzahl von Embryonen erforderlich ist, um eine ausreichende Anzahl an statisch wesentliche Daten zu erzeugen erzeugen. Am wichtigsten ist, die Zerlegung relativ einfach ist, erfordert es der Praxis zu meistern.
The authors have nothing to disclose.
Diese Arbeit wird durch R01-HD058629 um IEZ unterstützt