颅间充质经历了戏剧性的形态发生变动,可能提供的驱动力升高的神经褶<sup1,2</sup>。在这里,我们描述一个简单的<em>体外</em>外植体试验,在神经胚形成的颅间充质细胞的行为特征。此法有许多应用,包括适合药物处理和实时成像分析。
是来自中枢神经系统的神经板,经过一系列复杂的形态发生变动导致的神经管形成一个被称为神经胚形成过程中。在神经胚形成过程中,被认为是推动神经褶海拔形态的间充质细胞,神经板的基础。颅间充质是由近轴中胚层和神经嵴细胞。细胞的颅间充质形式组成星状状细胞和细胞外基质(ECM)股神经褶支持混杂的一个pourous小梁。在神经胚形成过程中,的颅间充质进行定型重排,从而导致其扩张和神经褶海拔,这些动作被认为是提供动力。然而,途径和细胞的行为,带动颅间充质形态仍然很差研究。 ECM的的颅间充质underly THES的细胞之间的相互作用的E细胞的行为。在这里,我们描述了一个简单的体外植试验设计的特点,这些细胞的行为。此法是可以改变的药理操作解剖的信号通路参与和实时成像分析,以进一步鉴定这些细胞的行为。我们提出了一个代表性的实验表明本测定中的实用程序的特征的颅间充质细胞的迁移性能上的各种ECM组分。
在胚胎8.5天(E8.5)和9.5在小鼠胚胎神经管闭合发生在颅地区。未能正确关闭的神经管头无脑儿,一个共同的结构在人类出生缺陷和不符合生活。驱动头的神经管闭合的力量,会产生神经组织本身和周围的表皮细胞和间充质3。特别是扩大的颅间充质被认为是必不可少的海拔的颅神经褶1,2。的颅间充质是含有丰富的细胞外基质蛋白,特别是糖基化蛋白,硫酸肝素糖蛋白,硫酸软骨素,透明质酸4-8。
不像在鸡胚胎神经嵴细胞的移民从背神经管,神经管闭合后,在小鼠胚胎神经嵴迁移的神经褶的同时,开始为rISE(后5体节期)。因此,在小鼠胚胎神经胚形成过程中,脑神经细胞来源于神经嵴和近轴中胚层间充质细胞组成的。诱导神经嵴旁轴中胚层的人口在不同时期的发展定位在不同的位置在胚胎发育成不同的结构9,10。近轴中胚层起源于原始的条纹,并迁移到前牙区的胚胎的的推定神经板的基础。交界处的神经板和表皮外胚层的神经嵴细胞是诱导,经历了一个上皮细胞向间质细胞转变,脱层只是之前的啮齿类动物胚胎的神经褶海拔。神经嵴细胞迁移以及刻板的路径中的subectodermal的旁轴中胚层的鳃弓,额鼻和眼周的间充质。近轴中胚层,将有助于一些的头骨穹窿的骨骼和面部肌肉;而日E神经嵴将有助于其他的头骨和面部骨骼,除了颅神经9-11。差异的近轴中胚层和神经嵴细胞谱系标记的Mesp1创建和WNT1的表达Cre重组酶转基因小鼠的线,分别为9。
治疗的ECM干扰剂,如透明质酸,硫酸软骨素酶ABC,肝素酶或重氮-氧代-亮氨酸(DON)在神经胚形成减值的神经管闭合7啮齿动物胚胎神经管闭合的颅间充质细胞中的重要作用已推断实验, 12-14。在这些实验中,后的静态部分神经胚形成的组织学分析显示相关颅间充质7,12-14 dysmorphogeneis。然而,由于致畸剂获得多个组织,但它仍然被确定,如果颅间充质是真正的靶组织。在支持的结论,该组织是必不可少的神经胚形成,的颅间充质出现异常后,一些的小鼠突变与exencephaly 15日至17日组织学分析。尽管如此,在大多数情况下,突变的颅间充质细胞的细胞行为的效果没有得到解决。
我们已经制定了一个体外植试验,直接研究基因突变的结果或药物处理的行为的的颅间充质细胞15。此法的基础,是类似访问的颅间充质细胞的分化潜能公布的2003年Tzahor 等的菱18,除非我们修改了外植体解剖学习的迁移性能更前的人群的颅骨间充质前神经网络的基础板。我们的方法是在鸡胚进行修改外植体实验分析的神经嵴细胞的迁移行为与科Ÿ差异。前的准备工作外植神经嵴或更后的近轴中胚层19,20。此外,在海拔在鸡胚神经褶,神经嵴尚未移居海外,从背神经管和,从而植前的近轴中胚层将不包含神经嵴细胞。在我们的试验中,颅间质组成的近轴的中胚层,神经嵴和表面外胚层的外植体被制备和镀在基板上。可以进行实验操作,包括隔离的外植体,基因突变,电镀外植体,在不同的ECM或药物治疗。与细胞迁移的外植体和的距离,数量和行为可以分析和治疗组之间的比较。此外,该制剂是可以改变的,以通过实时成像技术中的细胞迁移分析。迁移实验后,外植体可以被固定,并进行免疫组化分析,裘THER阐明的治疗效果。从总体上看,这里介绍的协议是一个简单的体外实验调查的颅间充质细胞的行为。作为一个代表性的实验中,我们利用这个试验,以检查不同的细胞外基质的的颅间充质迁移。
采用的方法提供了一个功能强大的检测,检查颅骨间充质细胞的行为。在除了这里介绍的静态分析,在明亮的字段或组合住成像实验与GFP-标记的蛋白质的表达,可以采用实时检查细胞的行为,因为它们从外植体中迁移。对于实时成像实验中,外植体可以用DiI标记或分化的神经嵴细胞的迁移,从近轴中胚层,ROSA-YFP Mesp1创建或ROSA-YFP; WNT1中铁快运或其他转基因株系可以使用。颅间充质细胞-ECM相互作用也可以利用此外植体的分析研究。在这里,我们,本的颅间充质中表明,细胞对这些迁移到不同的程度,ECM的影响的细胞的形态的不同的ECM基板的板外植体对。此外,外植体可以被嵌入在一个三维矩阵存取的行为大公LS在这种情况下。此外植体检测是可以改变的遗传学和药理学的操作的颅间充质行为来分析内在的和外在的线索,可以调节和修改迁移的影响分析。例如,我们在我们的研究中利用该测定辨别Hectd1突变颅间充质15中的异常细胞的行为的过量的热休克蛋白90(Hsp90)分泌的作用。在这些实验中,我们处理的外植体与抗-Hsp90的抗体,格尔德霉素和DMA(二甲基amelioride),热休克蛋白90(Hsp90)蛋白阻止分泌的热休克蛋白90(Hsp90),表明异常行为的Hectd1突变的细胞是由于过量的细胞外热休克蛋白90(Hsp90)15。类似的方法可用于药理学解剖颅间充质细胞的正常或异常的形态发生的基本的附加通路。测定完成后,外植体和迁移的细胞可以分析由一个主机的方法。例如,免疫组化分析C可检查本地化的关键细胞运动的蛋白质。转录组分析也可以治疗,以确定如何影响基因的表达。
这种技术的一个显着的限制是,它不会在三维模型的行为,因为它们将在体内发生。的协议,其中外植体被嵌入在一个三维的矩阵( 例如,基质胶)以及表达荧光蛋白标记的细胞区室的变形例,可以采用必要的,以解决这个问题。即使进行这些修改,这与在体内的体外测定中看到的行为相关联的进一步的实验来将是必要的。其他限制包括大量的胚胎需要产生足够数量的来生成静态显著数据。最重要的是,夹层是相对简单的,它需要练习才能熟练掌握。
The authors have nothing to disclose.
这项工作的支持,R01-HD058629 IEZ