Cartilages craniofaciale développent en contact étroit avec d'autres tissus et sont difficiles à manipuler des animaux vivants. Nous utilisons l'électroporation pour offrir des outils moléculaires lors de la croissance du squelette cranio-facial tout en contournant les premiers effets embryonnaire. Cette approche nous permettra de tester efficacement des molécules candidates<em> In vivo.</em
L'électroporation est une méthode efficace de délivrer de l'ADN et d'autres macromolécules chargées dans les tissus à des moments précis et dans des endroits précis. Par exemple, l'électroporation a été utilisée avec succès pour étudier le développement neural et rétiniennes chez Xenopus, le poulet et la souris 1-10. Toutefois, il est important de noter que dans toutes ces études, les enquêteurs ne visaient pas les tissus mous. Parce que nous sommes intéressés au développement cranio-faciales, nous avons adapté une méthode pour cibler mésenchyme facial.
Lorsque nous avons cherché la littérature, nous avons trouvé, à notre grande surprise, très peu de rapports de transfert de gènes réussie dans le tissu cartilagineux. La majorité de ces études étaient des études de thérapie génique, comme la livraison de siRNA ou de protéines dans des lignées cellulaires chondrogénique, ou des modèles animaux d'arthrite 11-13. Dans d'autres systèmes, comme le poulet ou la souris, l'électroporation de mésenchyme facial a été difficile (COMMUNICAT personnellesions, Département du développement cranio-facial, KCL). Nous avons supposé que l'électroporation dans les tissus cartilagineux et procartilaginous chez Xenopus pourrait mieux fonctionner. Dans nos études, nous montrons que le transfert de gène dans les cartilages faciaux se produit de manière efficace à un stade précoce (28), lorsque l'ébauche du visage est toujours composé de tissus mous avant de différenciation du cartilage.
Xenopus est un système très accessible pour l'analyse des vertébrés développement cranio-facial. Structures cranio-faciale sont plus facilement visibles chez Xenopus que dans n'importe quel modèle d'autres vertébrés, principalement parce que les embryons de xénope sont fécondés à l'extérieur, permettant l'analyse des premières étapes, et en facilitant l'imagerie en direct à la résolution seule cellule, ainsi que la réutilisation des 14 mères. Parmi les modèles de développement des vertébrés à l'extérieur, Xenopus est plus utile pour l'analyse craniofaciale que le poisson-zèbre, comme les larves de Xenopus sont plus grandes et plus faciles à dissect, et la région en développement du visage est plus accessible à l'imagerie de la région équivalente dans le poisson. En outre, les Xenopus sont évolutivement plus proche de l'homme que le poisson-zèbre (environ 100 millions ans plus près) 15. Enfin, à ces stades, les têtards de Xenopus sont transparentes, et l'expression simultanée des protéines fluorescentes ou des molécules permettant une visualisation facile des cartilages en développement. Nous prévoyons que cette approche nous permettra de tester rapidement et efficacement des molécules candidates dans un système modèle in vivo.
Dans cette vidéo, nous avons démontré la faisabilité de la livraison de gènes médiée par électroporation dans le mésenchyme du visage de têtards de Xenopus. En utilisant cette approche, nous pouvons contourner les premiers effets du développement de la manipulation de la fonction des gènes qui nous permet de cibler des tissus spécifiques à des points plus tard. Nos études montrent que les populations hétérogènes de cellules mésenchymateuses craniofaciales peuvent être touchés, ce qui nous permet d'examiner la lignée de cellules par électroporation des cellules ainsi que des exigences autonomes pour des protéines d'intérêt. Combiné avec l'imagerie en direct, nous pouvons utiliser cette approche pour étudier la fonction des gènes, au fil du temps, au cours du développement cranio-facial. Cette nouvelle méthode met en évidence la traçabilité de Xenopus pour l'étude de l'organogenèse. Nous prévoyons que cette méthode peut être largement adapté à l'étude la morphogenèse et la différenciation des tissus d'autres aussi.
The authors have nothing to disclose.
Nous sommes reconnaissants à Nancy Papalopulu et Boyan Bonev de l'aide pour l'électroporation Xenopus. Nous remercions également Marc Dionne pour la lecture critique, Jeremy Green et John Wallingford pour des discussions utiles et des membres du laboratoire Liu pour leur soutien. Ce travail a été financé par des subventions du BBSRC (BB/E013872/1) et le Wellcome Trust (081880/Z/06/Z) pour KJL.