Trancher les cultures de faciliter la manipulation du développement embryonnaire par le gène et les perturbations pharmacologiques. Toutefois, les conditions de culture doivent veiller à ce que le développement normal de procéder à l'intérieur de l'environnement réduit de la tranche. Nous illustrons un protocole qui facilite le développement normal de la moelle épinière se poursuivre pendant au moins 24 heures.
Trancher les cultures peuvent faciliter la manipulation du développement de l'embryon à la fois pharmacologique et par des manipulations génétiques. Dans ce système réduit, les effets secondaires potentiellement mortels dus à des applications systémiques des médicaments peuvent être surmontés. Cependant, les conditions de culture doivent s'assurer que les produits normaux de développement au sein de l'environnement réduit de la tranche. Nous nous sommes concentrés sur le développement de la moelle épinière, en particulier celle des motoneurones spinaux. Nous varier systématiquement les conditions de culture des embryons de poulet tranches à partir du moment où les motoneurones spinaux plus était née. Nous avons mesuré le nombre et le type des neurones moteurs qui ont survécu pendant la période de la culture et de la position de ces neurones moteurs par rapport à celle in vivo. Nous avons constaté que le sérum et le type de facteurs neurotrophiques ont été tenus au cours de la période de culture et ont réussi à maintenir en vie les neurones moteurs pendant au moins 24 heures et permettre à ces neurones moteurs de migrer vers des positions appropriées dans lemoelle épinière. Nous présentons ces conditions de culture et la méthodologie de préparation des cultures tranche d'embryons utilisant des embryons de poulet éviscéré intégrés dans d'agarose et coupées en tranches à l'aide d'un vibratome.
Au cours du développement normal de l'embryon, de nombreux types de cellules différents sont générés qui doivent migrer à partir de leur point d'origine à l'endroit où ils finiront par fonctionner dans l'organisme adulte. À l'intérieur de la moelle épinière en développement, les cellules progénitrices sont situés dans la zone du ventricule à la ligne médiane et générer plusieurs sous-types de neurones et de cellules gliales postmitotiques qui doivent migrer à intégrer dans les circuits neuronaux fonctionnels nécessaires au traitement sensoriel et moteur 1 sorties. Motoneurones spinaux qui contrôlent la contraction des muscles des membres ont été largement étudiés et bien connu des molécules et les mécanismes qui sous-tendent la formation de leurs différentes sous-classes. Cependant, on sait beaucoup moins sur les mécanismes par lesquels les neurones moteurs migrent, séparer et recevoir des entrées synaptiques.
L'identité du moteur sous-type de neurone est acquise lors du développement d'une manière hiérarchique. Sous-types de neurones moteurs peuvent être globalement classés icolonnes distinctes nto, les divisions et les piscines qui sont définis par leurs projections axonales. Moteur colonnes axones projet soit axiales, muscles viscéraux ou d'un membre. Divisions automobiles subdiviser le membre projetant des motoneurones de la colonne latérale du moteur (LMC) en saillie vers ceux muscles ventraux ou dorsaux 2. Au sein des divisions, des groupes de neurones moteurs appelé moteur piscines projet de muscles individuels dans la branche 2, 3. Motoneurones orthopédique saillie sont définis par l'expression du facteur de transcription FOXP1 4, 5, tandis que l'identité de division est caractérisée par l'expression des facteurs de transcription à homéodomaine Islet-1 (ventralement saillie) ou Lhx-1 (dorsalement en saillie) 6. En effet, Lhx-1 expression est nécessaire pour les projections appropriées dorsales des motoneurones 7. Chacun de ces sous-types distincts occupent des postes au sein de la moelle épinière; ventrales neurones moteurs en saillie viennent résider dedans dorsalement projecting neurones moteurs. Il en résulte la LMC étant séparés en soi-disant LMCmedial (LMCM) et LMClateral (PCIME) divisions. Organisation divisionnaire piscine et le moteur est acquis en deux phases 8. Dans la première phase, la ségrégation de la division est réalisée par une migration des neurones moteurs dans une caractéristique interne à la mode latéral. Les cellules PCIME sont générés après que les cellules LMCM etc PClME migre à travers le LMCM pour atteindre sa position de décantation finale. La deuxième phase se neurones moteurs dans une division et les clusters eux dans des pools de motoneurones, probablement par un tri dorso-ventral des neurones moteurs. Les membres de la famille caténine-dépendante cadhérine classique ont été montré pour être cruciale pour les deux phases de 8-10 moteur organisation des neurones. Cependant, la façon dont la fonction cadhérine contrôle le mouvement des cellules est mal comprise.
L'acquisition des identités colonnaire, de la division et de la piscine nécessite des signaux extrinsèques ce modèle intrinsèquementexpression c de 11 facteurs de transcription. En outre, environ 50% de l'ensemble des motoneurones meurent par apoptose au cours du développement normal dans un processus qui nécessite des signaux extrinsèques de la branche, en grande partie grâce à l'appui neurotrophique de survie des neurones moteurs. Ainsi, des neurones moteurs du développement nécessite un environnement approprié doit être maintenue à un timecourse relativement longue. Pour cette raison, les pratiques de production épinière cultures tranche cordon pour maintenir survie des neurones moteurs exigent l'élucidation des conditions de culture appropriées. Précédent cultures tranche des embryons ont été utilisés pour suivre le comportement de extrinsèquement ajouté purifiée populations neuronales 12-14. Cependant, à nos conditions de culture connaissances qui facilitent in situ survie des neurones moteurs et la migration dans la tranche elle-même n'ont pas été publiés. Nous avons modifié une condition de culture standard qui facilite la survie de purifier, dissociées des motoneurones crâniens afin de faciliter moteur neurone de développement au sein d'un système de culture d'embryons tranche. Nous avons aussi suivi le positionnement des motoneurones survivants et de démontrer que les positions normales grande partie de la division des neurones moteurs est acquis pendant la période de culture.
Le protocole décrit ici permet une tranche d'embryon de poulet pour être incubé pendant plus d'un jour, tout en gardant les motoneurones en vie et continue de migrer pendant la période de culture. En élucidant les conditions pour maintenir en vie les neurones moteurs, nous avons identifié plusieurs éléments clés nécessaires. Il semble que le sérum de poulet jusqu'à 4% est essentielle à la survie des neurones moteurs et son remplacement par du sérum provenant d'une espèce différente ne sont pas tolérés. Fait intéressant, nous avons constaté que la présence de fortes concentrations de sérum ont été préjudiciables aux tranches comme ils promus prolifération du tissu entraînant des distorsions flagrantes en forme de tranche. Plus important encore, la présence du facteur neurotrophique ciliaire se sont avérées essentielles. Il reste une possibilité distincte que les tranches peuvent être en mesure d'être cultivées pendant des périodes beaucoup plus que juste 24 heures, peut-être même permettant la visualisation des afférences sensorielles de la moelle épinière. En outre, la cultureconditions ture ici peuvent également se révéler utile pour trancher les cultures du tronc cérébral et le développement du cerveau moyen / cervelet.
Peut-être le plus grand bénéfice potentiel de l'utilisation de ces conditions de culture tranche est qu'ils facilitent la possibilité pour la manipulation pharmacologique de la fonction des protéines tout en minimisant le risque d'effets néfastes sur le reste de l'embryon, comme le cœur. Un grand nombre d'inhibiteurs et des agonistes de différentes voies de signalisation peuvent être utilisés pour évaluer la migration des neurones spinaux différents sous-types et, éventuellement, leur effet sur la formation de circuits locaux colonne vertébrale au cours du développement. En outre, certaines perturbations génétiques de l'expression des protéines, comme ceux qui font usage de siRNA et des oligonucléotides morpholino, souffrent du fait qu'ils ne peuvent être introduits au début du développement (en raison de limitations dans les procédures d'électroporation in ovo) et les effets ne durent que un court laps de tem pse (généralement une journée). Notre culture tranche est lancée à un stade ultérieur et offre la possibilité d'utiliser cette technologie tard dans le développement au stade de trancher pour voir leurs effets au cours de la période de la culture de la tranche.
Le protocole de culture tranche pourrait également permettre la visualisation de la colonne vertébrale à la fois neurone moteur ainsi que la migration des interneurones dorsale en temps réel via vidéo-microscopie time-lapse. Ceci pourrait être réalisé en utilisant la microscopie à contraste de phase sous une lumière blanche ou par l'utilisation de l'imagerie de fluorescence. Si cette dernière technique devait être utilisé, alors l'introduction de marqueurs fluorescents est nécessaire. Cela pourrait se faire soit par l'introduction de colorants fluorescents tels que Dil ou DiO soit via marquage rétrograde de la branche ou de marquage antérograde du ventricule ou de l'électroporation in ovo de constructions à conduire des protéines fluorescentes dans un sous-ensemble de neurones.
The authors have nothing to disclose.
Nous tenons à remercier Boast Sharon pour des discussions éclairées et de nombreuses B. Novitch pour le don nature des anticorps à FOXP1. Ce travail financé par une bourse du Wellcome Trust à KCT et une subvention de projet par le Wellcome Trust au SRP (Grant numéro de référence 094399/B/10/Z).
Eggs | Henry Stewart Farms, UK | Fertilised Brown Bovan Gold Hen’s eggs (Henry Stewart Farms, UK), stored at 14 °C until incubation | |
21 Gauge needle | BD-Microlance-3 | 304432 | |
5 ml syringe | BD Plastipak | 302187 | |
#5 Dumont forceps | Roboz | RS 5045 | |
Micro Dissecting scissors | Roboz | RS 5910SC | (3.5 in straight) |
Embryo embedding moulds: Peel away moulds | Agar Scientific | G3764 | Pyramidal shaped 22 mm to 12 mm |
Super glue | Power Flex, Loctite | ||
Ethanol | SIGMA | 32221 | |
Sodium di-hydrogen Phosphate, mono-hydrate | BDH | 102454R | |
Di Sodium mono-hydrogen Phosphate | VWR/ BDH | 102494C | |
Sodium Chloride | VWR/BDH | 27810.295 | |
Low melting temperature agarose | Invitrogen | 16520 | |
Fetal Bovine serum | Gibco | 10500-064 | |
Triton X-100 | SIGMA | T8787 | |
Sodium Hydroxide | FLUKA | 71689 | |
Paraformaldehyde | VWR/BDH | 28794.295 | |
Plastic disposable pasteur pipettes | ElKay Precision laboratory consumables | 127-P503-000 | Liquipette 3 ml volume |
Hanks Balanced Salt Solution (HBSS) | Gibco | 14170 | |
Sucrose | SIGMA | S0389 | |
Sodium Hydrogen Carbonate | SIGMA | S5761 | |
Chicken Embryo Extract | Seralabs | CE650-J | |
Penicillin/ Streptomycin solution | Gibco | 15070 | |
L-Glutamine solution | Gibco | 25030 | |
2-mercaptoethanol | Gibco | 21985 | |
Horse serum | Southern Group Labs | 9028B | |
B27 supplement | Invitrogen | 17504-044 | |
Neurobasal medium | Gibco | Cat ~ 2103 | |
CilliaryNeurotrophic factor (CNTF) | R and D Systems | 557-NT-010 | |
Chick Serum | SIGMA | C5405 | |
Primary antibodies | were purchased from Developmental Studies Hybridoma Bank, with the exception of anti-foxP1 antibodies, which were a kind gift from Bennett Novitch of UCLA. Primary antibodies dilutions were Rabbit anti-FoxP1 (1/32000), Mouse anti-Lhx1/2 (4F2) (1/50), Guinea Pig anti-FoxP1 (1/1000). All antibodies were stored at 4 °C. |
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Secondary antibodies | Donkey anti-Guinea Pig (cy3) (1:1000) purchased from Jackson Immunoreseach Laboratories Inc. Donkey anti-Mouse (Alexa Fluor 488) (1:1000), Donkey anti-Rabbit (Alexa Fluor 594) (1:1000) purchased from Invitrogen All antibodies were stored at 4 °C. |
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24-well plate | Corning COSTAR | 3473 | ultralow attachment 24-well plate |
O.C.T. | Tissue Tek, Sakura | 4583 | Optimum Cutting Temperature |
Vectashield | Vector Labs | H1000 | Vectashield fluorescent mounting medium |
Slides | Thermo Scientific | Superfrost-Plus positively-charged slides, 25 x 75 x 1.0 mm | |
Cover Glass | VWR International | 631-0167 | 25×60 mm |
Forced draft incubator: | Lyon Electric Company | kept humid by ensuring water levels always sufficient, maintained at 38 °C | |
Cryostat | Brite, Huntingdon, UK | -36 °C | |
Tissue Culture Incubator | DH Autoflow | Nuaire 38 °C, 5% CO2 | |
Vibratome | Leica | Leica VT1000-S | |
Microscope | Nikon | Nikon Eclipse E80i fluorescence microscope | |
Digital Camera | Nikon | Nikon DS5M and Hamammatsu ORCA ER |