Protocols using impermeable barriers to block induction events between tissues of the main body axis and flank in the chick embryo required for limb formation are described. Beads soaked in candidate inductive signals are used to overcome the effect of barrier placement and analysis of gene expression confirms this.
병아리 배아은 직접 방식으로 개발 질문을 해부하는 데 사용할 수있는 최상의 척추 동물 모델을 제공합니다. 수술 적 치료 다음의 접근성과 안정성이 중요한 실험의 강점이다. 운모 판 병아리 사지 싹 개시 한 것을 방지하기 위해 사용되는 제 장벽이었다. 날개 꽃 봉오리 또는 다리 꽃 봉오리 유도 또는 개시에 불 투과성 장벽으로 알루미늄 호일을 사용하여 프로토콜 설명한다. 우리는 장벽에 의해 차단 된 공급 후보 내생 적 요인을 외생하는 장벽에 비드 배치 측면과이 기술을 결합합니다. 결과는 다음 유전자 발현 원위치 혼성화에 사용하여 분석된다. 우리의 주요 초점은 유도에서 레티노 산 신호와 병아리 배아 앞과 뒷다리 이후 개시의 역할이다. 우리는 BMS (493) 사용 (레티노 산 수용체의 역작용을 (RAR)) 측면 판 중배엽 (LPM) 이식 불린 비드 바의 영향을 모방rier somites (레티노 산의 소스 (RA)) 및 사지 싹이 자라는에서 LPM 사이에 위치. 이러한 프로토콜의 수정 된 버전은 또한 유도 큐의 기원 및 다른 시점에 질문을 해결하기 위해 사용될 수있다. 병아리 배아의 지역 관련 개발 단계에서 액세스 제공, 장벽은 공부 두 조직 및 개발 결과의 변화 사이에 배치 될 수있다. 예를 들면, 간 또는 신장의 유도로, 현상 뇌 축 확장 및 개발 기관에서 발견 될 수있다.
고전 발생 학자들은 전통적으로 배아 발달을 조절하는 메커니즘을 심문하는 물리적 인 기술을 사용. 1960 년대와 1970 년대 연구자들은 배아 동안 유도 신호의 중요성을 보여주기 위해 개발 배아의 조직 사이에 삽입 불 투과성 장벽을 사용하는 기술을 개발했다. 우리의 관심은 사지 꽃 봉오리 가지를 앞에 어떤 이벤트 척추 사지 개발에 특히입니다. 예를 들어, 배리어 삽입는 반대측, 작동이되지 않는 측에서 정상적으로 진행시키면서 병아리 배아의 한쪽에 발생하는 사지 싹 생장을 방지 할 수있다. 이러한 장벽을 변화하기 위해 사용 재료; 예를 들어, 운모 판 (1) 및 탄탈륨 호일이. 이 장벽은 효과적으로 somites에서 사지 꽃 봉오리 형태, 근축 중배엽에서 형성되는 측면 판 중배엽 (LPM)를 분리합니다. 외과 이식 기술은 가까운 관계 위트를 보여사지 꽃 봉오리 개시가 LPM 3 사에서 발생하는 경우 시간이 somites이 필수적이다. 80 년대와 90 년대에 발달 생물 학자들은 발달 과정을 조절하는 필수적인 신호 분자 확산을 발견했다. 이러한 신호 전달 분자와 적신 비즈는 배아의 특정 지역에 이식 및 배아 발달에 변화를 생성 할 수 있습니다. 병아리 배아 주입 및 숫자 5의 거울상 중복을 생성 할 때, 예를 들어, 이온 교환 비드 차지하는 레티노 산 (RA)가 24 시간에 걸쳐 방출된다. FGF 단백질을 함유 헤파린 아크릴 구슬은 interlimb의 LPM 6에서 사지 꽃 봉오리 가지를 시작할 수 있습니다.
최근에 마우스와 물고기 유전학 (7 검토) 새로운 시대로 척추 사지 개시의 연구를 수행하고있다. 사지 싹 개시 전의 somites에서 RA 존재는 LP에 필요한 필수적인 확산 신호 인 것이 좋은 증거가있다M은 사지 신진를 시작합니다. 우리는 사지 꽃 봉오리 개시시 주변의 LPM에서 유전자 발현에 장벽 주입의 효과를 해부하는 병아리 배아의 접근성과 실험 견고성을 악용하고 싶었다. 우리의 방법의 새로운 적응은 장벽을 결합하는 것입니다 장벽에 의해 차단 된 외생 적 공급 후보 내생 적 요인 장벽에 비드 배치 측면과 축 조직에서 블록 신호. 다음 프로토콜은 사지 봉오리 유도 및 개시의 메커니즘을 애타게하기 위해 개발 된 것들이다.
사지 꽃 봉오리 개시를 공부하는 것은 초기 단계의 배아를 사용하는 것을 의미한다. 먼저 피하 주사 바늘로 공기 주머니를 통해 알부민의 일부를 제거하여 많은 연구자 창 닭고기 달걀. 노른자의 상단에 놓여 배아는 다음 계란에 낮은 거짓말을합니다. 이는 전기 일부 기술에 대한 장점이지만, 배아 수술 조작을 원하는 경우 단점이 될 수있다.가능이 장점으로 우리는 계란의 구멍에 가까운 배아를 갖는 찾을 수 있습니다.
질문은 척추 동물의 사지 꽃 봉오리 유도 및 개시를 제어하는 신호에 대한 남아 다음과 같은 프로토콜은이를 해결하기 적합하다. 우리는 초기 단계 (12) (8)보다 단계에서 병아리 다리 버드 파생물을 방지하기 위해 장벽의 삽입을위한 프로토콜을 개발하는 첫 번째입니다. 이러한 프로토콜의 수정 된 버전은 또한 primordium가 유도되는에 접근 유도부 조직이 인접한 자리하고있는 곳 기원과 유도 단서의 타이밍에 다른 질문을 해결하는 데 사용할 수 있습니다. 배아의 지역 관련 개발 단계에서 액세스 제공, 다음 장벽은 공부 두 조직 및 개발 결과의 변화 사이에 배치 될 수있다. 예를 들면, 간 또는 신장 유도 뇌 발달 축 확장 가능성이 장기 개발에서 발견 될 수있다.
우리는 병아리 배아 사지 싹 형성을 방지하는 불 투과성 장벽의 사용을 설명한다. 이 기술은 중요한 단계들을 갖는다. 예비 실험에 따라, 우리는 9에 사용 된 경첩 모양의 장벽, 10 직선 장벽보다 훨씬 더 나은 배아에 그대로 남아 있음을 발견했다. 장벽의 말단 평평한면은 난황 막에 스틱과 장소 (그림 2C ')의 장벽을 유지합니다. 프로토콜 단계 1.6에 기재된 바와 같이 알루미늄 박의 힌지 형 장벽 조심 준비 동작의 성공에 필수적이다. 두 번째 중요한 단계는 계란이 너무 오래 윈도우를 다음과 배아에서 작동하기 전에 준비를위한 인큐베이터에서 제외되지 않도록하는 것입니다. 우리의 경험에서, 배아는 동작이 수행되는 때까지 또는 배양 온도는 근처에있는 경우 동작 더 생존. 따라서 작업 가능한 빨리 수행되어야하고 계란 프롬프트를 재 밀봉LY 좋은 생존율을 보장합니다. 많은 연구자들은 인큐베이터에 달걀을 반환하기 전에 미세 다음 배아에 항생제의 드롭을 추가합니다. 액체의 존재는 위치에 잘 붙지 장벽을 막았다. 항생제의 추가도 배치 후 구슬을 제거 할 수 있습니다. 따라서 항생제, 빠른 작업 및 악기에 좋은 청결을 사용하지 않는 것이 감염을 방지하는 것이 좋습니다. 작업의 모든 단계 다음 70 % 에탄올로 악기를 닦기 (프로토콜 단계 3.1.2.2 참조) 장벽 또는 구슬 모두 집게에 부착시킬 수있는 난황 막과의 접촉에서 스티커가되는 계기를 방지하기 위해 필수적이다. 사용하는 구슬의 두 종류가 작업 다음과 같은 장소에서 떨어질 수 있습니다. 배리어 위치 다음날 체크되었을 때 비드이 제자리에 남아 있는지 여부를 확인하기 위해 장벽을 볼 수 없었다. 비드 밖으로 떨어진 경우에 날개 꽃 봉오리 가지가 구출되지 않았다 ( <st룽> 표 1). 를 주입 할 때 비드와 액체를 전송 피하는 것은 구슬 (프로토콜 2.3.2.3 참조) LPM의 절단면에 더 쉽게 스틱 것을 의미한다. 마지막 배아 수확 좋은 후속 유전자 발현 분석에 중요 직후 고정되는 것을 보장 (프로토콜 단계 4.2 참조).
이 프로토콜은, 사지 꽃 봉오리 개시를 방지하기 위해 장벽을 사용 이전에 발행 된 실험을 수정 장벽에 대한 특정 최적의 폭을 정의하고 유전자 발현 분석 한 다음 결합 장벽 비드 위치를 소개합니다. 우리는 저렴하고 모든 실험실에서 쉽게 사용할 기존의 알루미늄 호일을 사용하여 발견, 이전에 탄탈륨 포일을 사용하는 것과 동일한 결과를 생성합니다. 호일 계내 혼성화 (도 2C ')에서 수행 할 때 배아에 남아 있지만, 하나 이상의 배아 배아 손상 포일의 날카로운 모서리를 방지하기 위해 처리되는 경우, 우리는 일반적으로 제거 될 수있다. 피ILOT 연구 레그 영역 장벽의 폭이 특히 중요하다는 것을 보여 주었다. 처음 평가판을 장벽이 너무 짧습니다되었고 다리 버드 파생물을 방지하지 않았다. 1.2-1.3 mm 완전히 다리 꽃 봉오리 가지를 차단하는 장벽에 대한 최적의 폭이다. 하나 정확하게 배치 할 수있는 좁은 날개 장벽은 꽃 봉오리 가지가 가장 생존율을 줄 방지합니다. 이것은 0.5 내지 0.7 mm만큼 좁아 질 수있다. 그러나, 조금 더 넓은 장벽 (우리는 0.7-1 mm를 사용)가 배치 약간의 부정확성을 허용하기 때문에 날개 꽃 봉오리 가지의 완전한 차단이 발생할 가능성이 더 높습니다. 혈관의 회피는 때 절개를 만드는 것은 날개 꽃 봉오리 수준의 장벽 중요합니다. 반 투과 장벽은 이전에 병아리 사지 꽃 봉오리를 양분하는 데 사용되었다. MacCabe과 파커, 1976 Summerbell 1979 년 모두 사용되는 필터는 각각 0.45 μm의 0.8 μm의 기공 크기, 16, 17. 그들은 확산 신호가 필터 및 그 구멍을 통과 할 수 있다고보고결과는 반 투과 장벽이 불 침투성 탄탈 박 장벽없이 존재하는 장벽과 하나 사지 꽃 봉오리 사이의 중간이었다 사용되었습니다. 이 프로토콜은 크기 나 확산 신호의 동적을 수정하는 기초 후보 신호를 구별하기 위해 다양한 기공 크기의 반 투과 장벽을 사용하도록 구성 될 수있다.
이 프로토콜은 주로 모델 생물 자체와 관련된 다양한 제한 사항이 있습니다. 이러한 기술은 사지 개발에 추가 질문도 척추 동물 배아의 다른 질문을 조사하는 데 사용할 수 있습니다. 단은 병아리 배아 개입에 액세스 할 때 해당 기관 / 지역 개발해야한다는 것입니다. 장벽이 배치 될 필요가있는 영역의 큰 혈관의 존재는 차단 위치 이후 단계 13 또는 14보다 기술적 도전한다. 큰 혈관 장벽 배치하는 동안 절단하는 경우이 태아 사망의 원인이 될 수 있습니다. 전사가 T 요인을 때의 조사bx5 및 Tbx4가 먼저 LPM에 유도는 우리가 나중에 각각 반대 하나 날개 또는 다리 새싹을 끝낼 것 장벽을 배치 할 수있는 초기 단계에 의해 제한되었다. 낭배에 가까운 초기 단계에서 TBX 유전자 도입을 차단하는 시도를 조명 할 수있다. 초기 배리어가 추정 윙 영역에 배치 될 수 성공적 스테이지 (8)이었고, 이후의 급속한 성장은 배리어 결과를 변위 때문에 다리 영역 스테이지 (10)에서이 프로토콜은 아마도 사지 싹 단계 이후의 유전자 발현 연구에 적합하지 않다 단지 배리어의 초기 위치에 관한 것이다.
이러한 맥락에서 병아리 배아의 한계를 관련하는 데, 다른 척추 동물 모델 생물을 통해 그 장점이 많다. 병아리 배아는 척추 동물 배아의 물리적 간섭이 유형의 매우 적합한 동물 모델이다. 배아 비교적 크고 throu 쉽게 접근달걀 껍질을 GH. 하나는 추가 실험을위한 배아로 돌아갈 수 있습니다 (예를 들면, 비드 (18) 또는 장벽의 제거) 또는 단순히 테이프 창을 제거하여 진행 상황을 확인. 라이브 영상 또는 시간 경과 영상을 포함 가능 범위가 있습니다. 우리는 특히 초기 단계의 배아에서 작동에 적합 닭 계란을 윈도하는 방법을 설명합니다. 사지 연구의 경우에 각 생물학적 복제 이상적인 내부 대조군으로서 작용 각 실험에 대한 반대측 제어 사지가 매우 중요하고 유용하다.
신호 분자에 침지 사지 가지 비즈 않도록 투과성 장벽을 이용하는 조합은 이전에보고되지 않았다. 이러한 개입을 다음과 mRNA 발현의 우리의 분석은 또한 소설이다. 이러한 기술은 사지 특정 전사가 Tbx5 및 Tbx4도 LPM에 유도하는 요인 때의 어려운 문제를 해부 할 수있게이상, 종래 새싹 개시 사지 것을 보여주기 위해 상기 LPM TBX 이러한 유전자의 존재 Fgf10 전사의 활성화 및 사지 싹 생장 개시 충분하지 않다. 2G, 2D 및 2E는 또한 이러한 결과를 도시한다. 그림 2G에서 스테이지 (10)에서 장벽의 삽입 다음 Tbx4 식의 부재는 Tbx4의 유도 후, 단계 15에서 장벽 삽입 다음 2D 및 2E에서 자신의 존재에 대한 대조적이다. RA 배어 구슬의 주입 장벽 삽입 및 사지 꽃 봉오리 가지 시작하기 전에 LPM에 필수 인 somites에서 RA 너무 포인트를 다음과 사지 버드 개시의 구조를 촉진. 이러한 기술은 사지 개발에 더 질문뿐만 아니라 척추 동물 배아의 다른 문제를 해결하는 데 사용할 수 있습니다. 뇌, 눈과 트렁크의 분야 적합 할 것으로 보인다.
The authors have nothing to disclose.
This work was funded by MRC grant MC.PC_13052.
Dumont No.5 watchmakers forceps, x2 | Fine Science Tools www.finescience.de | 11251-20 | |
Dumont No.4 watchmakers forceps, x2 | Fine Science Tools www.finescience.de | 11241-30 | |
Dumont strong forceps, type AA | Fine Science Tools www.finescience.de | 11210-10 | |
Curved scissors with blades 2.5 cm long | Fine Science Tools www.finescience.de | 14061-11 | |
Blunt ended curved forceps, | Fine Science Tools www.finescience.de | 11065-07 | |
ends approx 0.5 cm long | |||
Steel pin, 0.2 mm wide | Fine Science Tools www.finescience.de | 26002-20 | |
Sharpening stone, square | Fine Science Tools www.finescience.de | 29008-01 | |
Mineral oil | |||
Needle holder | Fine Science Tools www.finescience.de | 26016-12 | |
Clear tape, 50 mm x 66 m | www.5staroffice.com | 295985 | |
FGF4 protein | A gift from Cliff Tabin. | ||
all-trans-retinoic acid | Sigma www.sigmaaldrich.com | R2625-50MG | Remember to protect from light. |
BMS 493 | Sigma www.sigmaaldrich.com | B6688-5MG | |
Scalpel blade No. 15 | www.swann-morton.com | cat no. 0105 | |
Affi-Gel Blue, affinity chromatography gel | Bio-Rad www.bio-rad.com | 153-7301 | Beads for delivering protein. |
AG1-X2 Ion exchange resin | Bio-Rad www.bio-rad.com | 140-1251 | Beads for delivering RA or BMS 493. |
Incubator for eggs | Memmert www.hce-uk.com | LAB128 | |
Paraformaldehyde (PFA) | Sigma www.sigmaaldrich.com | P6148-1KG | Harmful, irritant, corrosive. Handle powder in fumehood with full protective clothing. |
Ethanol | Sigma www.sigmaaldrich.com | 32221-2.5L | |
DMEM, high glucose | Gibco www.thermofisher.com | 41965-039 | 500ml |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Fisher Scientific webshop.fishersci.com | D/4121/PB08 | 500ml |
Binocular Microscope | Leica www.leica-microsystems.com | MZ6 | Replaced by M60 |
Chicken eggs | Henry Stewart & Co Ltd sales@medeggs.com | Brown Eggs |