Here we demonstrate how to induce and monitor regeneration in the Starlet Sea Anemone Nematostella vectensis, a model cnidarian anthozoan. We demonstrate how to amputate and categorize regeneration using a morphological staging system, and we use this system to reveal a requirement for autophagy in regenerating polyp structures.
Стрекающие, и , в частности Hydra, были первыми животными , показанные для регенерации поврежденных или разорванных структур, и действительно такие исследования , возможно , запускаемые современный биологический запрос через работу Трамбле более 250 лет назад. В настоящее время исследование регенерации видел возрождение с использованием как "классические" регенеративные организмы, такие как гидры, планарий и хвостатых, а также расширяющийся спектр видов , охватывающих диапазон от многоклеточных, губок через млекопитающих. Кроме того, ее внутренний интерес как биологическое явление, понимание того, как регенерация работает в различных видах будет информировать нас о том, разделяют регенеративные процессы общие черты и / или видов или контекстно-зависимые клеточные и молекулярные механизмы. Актинии стерлядь, Nematostella vectensis, является новой моделью организма к регенерации. Как Hydra, Nematostella является членом древнего филюма, книдарий, но в тон класс Anthozoa, сестра клады к Нуйгогоа, которая является эволюционно более базальной. Таким образом , аспекты регенерации в Nematostella будет интересно сравнить и сопоставить с теми гидры и других кишечнополостных. В этой статье мы представляем метод Bisect, наблюдать и классифицируют регенерацию аборальной конца взрослого Nematostella, который называется physa. Physa естественным образом подвергается делению как средство бесполого размножения, а также естественное деление или ручной ампутация physa вызывает возобновление роста и реформирование сложных морфологией. Здесь мы кодифицированы эти простые морфологические изменения в системе Staging Nematostella регенерации (The NRSS). Мы используем NRSS, чтобы проверить влияние хлорохин, ингибитор лизосомных функции, которая блокирует аутофагии. Результаты показывают, что регенерация полип структур, в частности мезентериев, ненормально, когда аутофагия ингибируется.
Наблюдение регенерации в одной гидры была знаковым событием в биологии появления как экспериментальной науки 1,2. Регенерация остается явление чрезвычайно широкое обращение к биологу и мирянина, так. Потенциал для онтогенетики, клиницистов, биомедицинской ученых и инженеров ткани , чтобы понять и преодолеть ограничения на регенерации человека делает регенерацию биологии более чем внутренне интересно.
Теперь, с использованием новейших технологий, таких как секвенирование генома и усиления и потери функциональных инструментов, поле готова дразнить друг от друга регенеративные механизмы и в конечном счете понять, как различные виды могут регенерировать в то время как другие не могут. Степень общности в молекулярном, клеточном и морфологических реакций еще предстоит выяснить, но до сих пор кажется, что основные реакции среди животных, которые могут регенерировать более похожи, чем был бы томографовНед только десять лет назад 3.
Стрекающие, в частности, являются снисходительный при регенерации почти все их части тела на фоне широкого спектра морфологического разнообразия. Из одиночного полипа пресной воды, Hydra вместе с крошечных морских полипов, которые строят огромные коралловые рифы, до сложных колониальных сифонофор, таких как Португальской Man-O-War, регенерация часто является способом размножения, в дополнение к механизму ремонта или реформирования поврежденных или утраченных частей тела в результате травмы и хищничества. Являются ли различные виды книдарий используют сходные или различные механизмы для регенерации принципиально интересный вопрос 4-6.
Мы, и другие были разработки anthozoan, Nematostella vectensis в качестве модели для регенерации 7-17. Недавно мы разработали систему определения стадии для описания регенерации всего тела от морфологически однородного куска ткани надвое от Aboraл конец полипа 10. В то время как Nematostella полипы могут регенерировать , когда разрезанный на любом уровне, мы решили сократить взрослых на аборальной позиции в наиболее морфологически простого региона, physa, отчасти потому , что это близко к нормальной плоскости естественного бесполого деления 18, а также из – за него наблюдение разрешений и молекулярный анализ того, как все тело повторно собраны от простейших морфологических компонентов.
Балетмейстер система Nematostella Регенерация (NRSS) обеспечивает относительно простой набор морфологических критериев , которые могут быть использованы , чтобы выиграть прогресс любого аспекта регенерации путем ампутированной physa, при нормальных условиях культивирования или экспериментально возмущенных ситуаций , таких как небольшие лечения молекулы, генетических манипуляций или экологического изменения. Как и ожидалось, NRSS становится принята в качестве морфологического помост, на котором можно ссылаться на клеточные и молекулярные события регенерации10.
Наконец наш метод резки производит зияющую дыру на несколько порядков больше , чем контактный точки прокола , используемой в недавнем исследовании 17, но оба раны заживают в течение около 6 часов. Документирование визуально арестовывая и отдельные фазы закрытия раны следует предложить экспериментальные подходы для объяснения кажущейся независимости от размера раны и времени, которое требуется, чтобы закрыть. Таким образом, более глубокое визуальное понимание аборальной процесса ампутации, предусмотренных этим протоколом, будет способствовать дальнейшие исследования в этой системе регенерации модели и расширить применение этой системы с использованием промежуточной Nematostella vectensis.
Использование Nematostella в качестве модели заживления ран и регенерации становится все более популярным. Таким образом, важно, чтобы иметь возможность визуализировать морфологические закономерности конкретного протокола, прежде чем эффективных клеточных и молекулярных анализов м?…
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана Нью-Йорк Stem Cell Science (NYSTEM C028107) Грант на ОТВ.
Nematostella vectensis, adults | Marine Biological Lab (MBL) | non-profit supplier | |
Glass Culture Dish, 250 ml | Carolina Biological Supply | 741004 | 250 ml |
Glass Culture Dish, 1,500 ml | Carolina Biological Supply | 741006 | 1,500 ml |
Polyethylene transfer pipette, 5ml | USA Scientific | 1022-2500 | narrow bore, graduated |
Polyethylene transfer pipet, tapered | Samco | 202-205 | cut off 1 inch of tip to make wide bore |
Disposable Scalpel | Feather Safety Razor Co. Ltd | no. 10 | blade should be curved |
#5 Dumont Fine point tweezers | Roboz | RS5045 | alternative suppliers available |
Pyrex petri dish, 100 mm diameter | Corning | 3160 | can substitute other glass petri plates |
Sterile 6 well plate | Corning Falcon | 353046 | or similar from other manufacturer |
Sterile 12 well plate | Nunc | 150628 | or similar from other manufacturer |
Sterile 24 well plate | Cellstar, Greiner bio-one | 662-160 | or similar from other manufacturer |
Brine shrimp hathery kit | San Francisco Bay; drsfostersmith.com | CD-154005 | option for growing brine shrimp |
pyrex baking dish | common in grocery stores | option for growing brine shrimp | |
artificial seawater mix 50 gal or more | Instant Ocean; drsfoster-smith.com | CD-116528 | others brands may suffice |
Plastic tub for stock ASW preparation | various | common 25 gallon plastic trash can OK | |
Polypropylene Carboy | Carolina Biological Supply | 716391 | For working stock of ASW @ 12 ppt |
Beaker, Graduated, 4,000ml | PhytoTechnology Laboratories | B199 | For dilution of 36 ppt ASW to 12 ppt |
Stereomicroscope and light source | various | with continuous 1 – 40x magnification |