Черепной мезенхимы происходят драматические движения морфогенный которые, вероятно, представляет собой движущую силу для возвышения нервных складок<sup> 1,2</sup>. Здесь мы опишем простой<em> Бывших естественных условиях</em> Эксплантов анализа для характеристики сотового поведения черепно мезенхимы во время нейруляции. Этот анализ имеет многочисленные приложения в том числе находясь поддаются фармакологической манипуляции и живой анализа изображений.
Центральной нервной системы происходит от нервной пластинки, что претерпевает ряд сложных движений морфогенетических приводит к образованию нервной трубки в процессе, известном как нейруляции. Во время нейруляции, морфогенез мезенхимы, что лежит в основе нервной пластинки Считается, что управлять нейронных раза высоте. Черепной мезенхимы состоит из параксиальной мезодермы и клеток нервного гребня. Клетки мезенхимы форме черепа pourous сетчатая структура состоит из звездчатых клеток формы и смешения внеклеточного матрикса (ECM) нитей, которые поддерживают нервную складки. Во время нейруляции, черепно мезенхимы происходят стереотипно перестройки в результате его расширения и эти движения, как полагают, обеспечивают движущую силу для нейронных раза высоте. Тем не менее, пути и клеточные поведения, которые ведут черепно морфогенеза мезенхимы остаются плохо изученными. Взаимодействие между ECM и клеток мезенхимы черепно лежащие Фесповедение электронной ячейки. Здесь мы опишем простой бывших естественных условиях эксплантов анализа разработан для характеристики поведения этих клеток. Этот анализ является исправимый к фармакологической манипуляции, чтобы анализировать сигнальные пути участвуют и живой анализа изображений для дальнейшего характеризуют поведение этих клеток. Мы представляем представитель эксперимент демонстрирует полезность этого анализа для характеристики миграционных свойств черепно мезенхимы на различные компоненты ECM.
Закрытие нервной трубки в краниальной области происходит между эмбриональными день 8,5 (E8.5) и 9,5 у эмбрионов мышей. Неправильное закрытие нервной трубки в голову результатов в анэнцефалия, общих структурных врожденных дефектов у человека и несовместима с жизнью. Сил, которые управляют головной закрытия нервной трубки формируются как из нервной ткани себе и окружающим эпидермиса и мезенхимы 3. В частности, расширение черепных мезенхимы, как считается, необходимы для возвышения черепно нейронных 1,2 складок. Черепной мезенхимы богат белками ECM, в частности, гликозилированного белка, такие как гепарин сульфат протеогликаны, хондроитин сульфаты и гиалуронат 4-8.
В отличие от куриных эмбрионов, где клетки нервного гребня эмигрировать из дорсальной части нервной трубки после закрытия нервной трубки, нервного гребня у эмбрионов мышей мигрирует в то же время, что нервные складки начинают гISE (после 5 сомитов). Таким образом, во время нейруляции у эмбрионов мышей, черепно мезенхимы состоит из клеток, полученных из нервного гребня и параксиальной мезодермы. Нервного гребня и параксиальной мезодермы населения вызываются в различные периоды развития; локализованы на различных должностях в зародыше и развиваться в различных структурах 9,10. Параксиальной мезодермы происходит из первичной полоски и мигрирует в передней части зародыша, лежит в основе предполагаемого нервной пластинки. Нервного гребня индуцируется на стыке нервной пластинки и эпидермальных эктодермы, проходит в эпителиальных мезенхимы перехода и расслаивается только до высоты нейронных раза в грызунах эмбриона. Клетки нервного гребня мигрируют вдоль стереотипные пути в мезодерма subectodermal параксиального к жаберной дуге, лобно-носовой и периокулярной мезенхимы. Параксиальной мезодермы будет способствовать некоторые из костей свода черепа и мышц лица, в то время гоэлектронной нервного гребня будет способствовать других костей черепа и лица в дополнение к черепных нервов 9-11. Параксиальной мезодермы и нервной линий гребня может быть дифференциально отмечены Mesp1-Cre и Wnt1-Cre линий трансгенных мышей, соответственно, 9.
Существенную роль черепной мезенхимы в закрытие нервной трубки были выведены из экспериментов, где лечение грызунов эмбрионов с ECM нарушая агентов, таких как гиалуронидаза, хондроитиназы ABC, heparitinase или Diazo-оксо-норлейцин (ДОН) во время нейруляции нарушение закрытия нервной трубки 7, 12-14. В этих экспериментах, гистологический анализ статических разделов после нейруляции показали, связанных dysmorphogeneis черепной мезенхимы 7,12-14. Однако, поскольку тератогенный агент имел доступ к нескольким тканей, остается определить, если черепно мезенхимы действительно ткани-мишени. В поддержку выводу, что эта тканьимеет важное значение для нейруляции, черепно мезенхимы кажется ненормальным на гистологических анализов в некоторых мышей мутантов с экзенцефалия 15-17. Тем не менее, в большинстве случаев, влияние мутации на клеточном поведение черепно мезенхимы не рассматривался.
Мы разработали бывшего анализ эксплантов естественных условиях непосредственного изучения следствием генетической мутации или фармакологических манипуляций на поведение черепно-мозговых клеток мезенхимы 15. Этот тест похож на опубликованный Tzahor и др., 2003 для доступа к дифференциации потенциал черепно мезенхимы, лежащей в основе ромбомеры 18, кроме мы изменили эксплантов рассечение для изучения миграционных свойств более передней черепной населения мезенхимы, которые лежат в передней части нервной пластину. Наш метод также модификация эксплантов анализы выполняются в куриных эмбрионов для анализа миграционного поведения нервного гребня с кеУ различий. Предыдущий препараты эксплантированных нервного гребня или более задних параксиальной мезодермы 19,20. Кроме того, в нейронных раза высот в курином эмбрионе, нервного гребня еще не эмигрировал из дорсальной части нервной трубки и, таким образом эксплантов принимать во внимание переднего параксиальной мезодермы не будет содержать клетки нервного гребня. В нашем анализе, черепно эксплантов мезенхимы, состоящий из параксиальной мезодермы, нервного гребня и поверхности эктодермы готовят и наносят на подложку. Экспериментальные манипуляции в том числе изоляции эксплантов от генетических мутантов, покрывая эксплантов на разных ECM или фармакологические методы лечения могут быть выполнены. Клетки мигрируют из эксплантов и расстояние, количество и поведение могут быть проанализированы и сравнены между группами лечения. Кроме того, этот препарат исправимый для анализа клеточной миграции живой методов визуализации. После миграции эксперимент, эксплантов могут быть установлены и подвергнуты иммуногистохимического анализа для мехаТам выяснения влияния лечения. В целом, протокол представленные здесь простой анализ естественных бывший исследовать поведение черепной мезенхимы. Как представитель эксперимент, мы используем этот анализ для изучения миграции черепно мезенхимы на различные внеклеточные субстраты.
Метод применяется здесь обеспечивает мощный анализа для изучения поведения черепно-мозговых клеток мезенхимы. В дополнение к статическому анализу, представленные здесь, живут изображений эксперименты в светлом поле или в сочетании с экспрессией GFP-меченых белков могут быть использованы для изучения поведения клеток в реальном времени, как они мигрируют из эксплантов. Для живых экспериментов с изображениями, эксплантов можно было бы назвать с DiI или различать миграцию клеток нервного гребня от параксиальной мезодермы, ROSA-YFP; Mesp1-Cre или ROSA-YFP; Wnt1-Cre или других трансгенных линий могут быть использованы. Черепно-мезенхимы ECM взаимодействия также может быть рассмотрено использование этого эксплантов анализа. Здесь мы пластину эксплантов на различных подложках ECM, которые присутствуют в краниальной мезенхиме, чтобы показать, что клетки мигрируют на этих в разной степени, и что ECM влияет на морфологию клеток. Кроме того, эксплантов могут быть встроены в трехмерную матрицу для перехода к поведению челLs в этом контексте. Это эксплантов анализа является исправимый на анализ влияния генетических и фармакологических манипуляций с черепно поведения мезенхимы, чтобы проанализировать внутренние и внешние сигналы, которые могут регулировать и изменять миграции. Например, мы использовали этот анализ в наших исследованиях выявить роль избыточной секрецией Hsp90 в ненормальном сотовой поведения в Hectd1 мутант черепно мезенхимы 15. В этих экспериментах мы рассматривали эксплантов с анти-Hsp90 антитела, белки Hsp90, гелданамицина и DMA (диметил amelioride), чтобы блокировать секрецию Hsp90, чтобы продемонстрировать, что аномальное поведение Hectd1 мутантных клеток происходит из-за избыточного внеклеточный Hsp90 15. Аналогичные подходы могут быть использованы для фармакологической препарировать дополнительные пути, лежащие в основе нормальной или ненормальной морфогенеза черепа мезенхимы. Когда анализ будет завершен, эксплантов и мигрирующих клеток может быть проанализирован целый ряд методов. Например, иммуногистохимического анализа сбыть использованы для изучения локализации белков важны для клетки движений. Транскриптома анализ также может быть использован для определения того, как лечение влияет на экспрессию генов.
Одним из существенных ограничений этого метода является то, что она не модель поведения в трех измерениях, как они будут происходить в естественных условиях. Модификация протокол, в котором эксплантов, внедренные в трехмерной матрице (например, матригель) наряду с выражением флуоресцентного белка заметно сотовой отсеки могут быть использованы необходимые для решения этого вопроса. Даже если эти изменения были проведены дальнейшие эксперименты, чтобы соотносить поведение видели в этой бывшей анализа естественных условиях с теми, в естественных условиях будет необходимо. Другие ограничения включают в себя большое количество эмбрионов, необходимые для создания количестве, достаточном для создания статически значимых данных. Самое главное, что рассечение относительно проста, она требует практики, чтобы хозяин.
The authors have nothing to disclose.
Эта работа поддерживается R01-HD058629 в IEZ