概要

胸腺标本分离和鸡刺激器官的形成

Published: February 16, 2019
doi:

概要

本文提供了一种从鹌鹑和鸡胚胎中分离出可结合形成体外嵌合器官的纯胚胎组织的方法。

Abstract

分离胚胎组织的能力是建立鸡嵌合体系统的一个重要步骤, 而这又为揭示发育生物学的关键过程提供了无可争辩的贡献。

本文介绍了一种通过显微手术和酶消化从鹌鹑和鸡中分离胚胎组织的优化方法, 同时保持其生物学特性。隔离后, 这两个物种的组织在48小时的体外组织型分析中联系在一起. 鹌鹑和鸡组织可以通过不同的核特征和分子标记来区分, 从而研究细胞间的交叉对话。组织的异种关联。因此, 这种方法是研究具有高度动态空间修饰的发育过程中复杂组织相互作用的有用工具, 例如在咽部形态发生和前肢形成过程中发生的过程内皮衍生器官。本实验方法首次用于研究胸腺形成早期上皮-间充质的相互作用。本文分别从鹌鹑和鸡胚胎中分离出内皮源性的远景胸腺原体和中胚层源性间质。

相关组织产生器官的能力可以通过将它们移植到鸡胚胎的绒毛膜 (cam) 来进一步测试。cam 提供营养, 并允许气体交换到被解释的组织。在奥沃发育10天后, 用常规形态学方法对采集的外植体中的嵌合器官进行分析。这一过程还允许研究器官形成过程中组织特有的贡献, 从其最初的发育 (体外发育) 到器官发生的最后阶段 (在奥沃发育中)。

最后, 改进后的分离方法还提供了三维保存的胚胎组织, 也可用于组织特异性基因表达模式的高分辨率地形分析。

Introduction

20世纪70年代初, le douarin 开发了一个优雅的鹌尾鸡嵌合体系统, 为了解细胞迁移和细胞相互作用在发育过程中的作用开辟了新的途径 1,2。该模型是在两个物种之间的细胞交换不会明显干扰胚胎发育的前提下设计的, 后来在用于研究包括神经和造血在内的许多发育过程时得到了证实系统1。以后者为例, 首次利用鸡嵌合体系统3观察到了造血祖细胞对胸腺上皮雏形进行殖民的循环波.为此, 胸腺的预期区域, 即第三和第四咽袋 () 的内胚层, 在15至 30-sy像中阶段从鹌鹑 (q) 胚胎中进行了机械和酶分离 [胚胎日 (e) 1.5-e2.5]。这些阶段对应于鸡汉堡包和 hamilton4 (hh)-阶段12-17。隔离程序从使用胰蛋白酶开始, 将内皮从附着的中生酶中分离。分离的内皮在 e3-e3.5 (hh 级 20-21) 被移植到宿主鸡 (c) 胚胎的体细胞区域。这种异源间质被认为是胸腺上皮发育的 “允许”, 也有助于器官的形成 3.随后, 鸡寄主血液传播祖细胞的连续波浸润到鹌鹑供体胸腺上皮对应体,有助于宿主胚胎3的胸腺形成。

最近, 这种方法的改进版本也被证明是重要的研究上皮-间充质相互作用的早期阶段胸腺 5.在这方面, 参与嵌合胚胎3中异位胸腺形成的组织从供体胚胎和宿主胚胎中分离, 并在体内相关。采用改进的方案分离了鹌鹑 (e2.5-e3) 和鸡生长激素中胚层 (e2.5-e3)。简单地说, 胚胎组织通过显微手术分离, 并进行体外胰腺素消化。并根据组织类型和发育阶段优化了酶消化条件、培养温度和培养时间 (表 1)。

其次, 分离的组织在一个组织型的体外系统中联系 48小时, 如先前报道的 5,6。组织的体外关联模仿胚胎中的局部细胞相互作用, 克服了体内操作的一些限制。该系统对于研究复杂形态发生事件中的细胞相互作用特别有用, 例如咽部设备的开发。

可以使用 cam 方法 (以前详细的5,7, 8)进一步探讨每个组织在胸腺组织发生中的作用, 以及异种协会产生胸腺的能力。简单地将培养的组织嫁接到 ce8 胚胎的 cam 中, 并允许在体内发育10天。然后, 通过对采集的外植体进行形态学分析, 评价胸腺的形成。与经典的鹌鹑研究3一样, 鹌鹑胸腺上皮被来自鸡胚胎的造血祖细胞 (hpc) 殖民, 后来被证明有助于器官发育9,10.hpc 通过高度血管化的 cam 578从胚胎迁移到异位嵌合胸腺。鹌鹑源性胸腺上皮可以通过免疫组织化学使用物种特异性抗体 (即 qcpn-mab 鹌鹑环核) 进行鉴定, 克服了对组织特异性分子标记的需求。

这种实验方法, 正如在以前的出版物8中报告的两步方法, 允许调节信号通路通过定期给药剂在体外和奥沃发展。此外, 外植体可以在实验过程的任何时间点收获 8.

最后, 这里详细的隔离协议允许保存胚胎组织的自然特性和三维结构, 特别是用于详细说明胚胎领土的原位基因表达模式, 否则无法进入常规方法。此外, 转录组分析方法, 包括 rna-seq 或微阵列, 也可以应用于孤立的组织, 而不需要遗传标记, 同时提供组织特异性高通量 “组学” 分析。

Protocol

所有这些实验都遵循了 lisboa medicina de medicina académico 中心的动物护理和伦理准则。 1. 施肥鹌鹑和鸡蛋孵育 将日本鹌鹑的受精卵放入38°c 的加湿孵化器中3天。将鸡蛋 (鸡蛋钝器端) 面朝上在气室中孵育。注: 加湿环境是通过在孵化器底部放置一个水容器来实现的。 将鸡受精卵 (gallus gallus) 在38°c 加湿孵化器中孵育2.5天。将鸡蛋孵育在水平位置, 并…

Representative Results

该协议详细介绍了一种分离鸟类胚胎组织的方法, 用于几种细胞和发育生物学技术方法。该方法以前用于研究胸腺形成早期的上皮-间充质相互作用5。这里, 新的结果显示在图 1和图 2中, 使用类似的方法。 …

Discussion

本文详细介绍的胚胎组织分离程序从以前的技术进行了改进, 在不同的生物环境产生了鸡嵌状胚胎 3,5,6

这种方法适用于分离纯胚胎组织, 而不需要基因操作或使用组织特异性标记, 这些标记往往是未定的, 限制了转基因动物模型的使用。它可用于研究上皮-间充质相互作用在发展过程中, 与分离纯组织的?…

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

提交人感谢 isabel alcobia 对手稿的批判性阅读, 感谢对 mário henriques 进行录像的阅读, 并感谢来自 desenvolvimento、medicina de lisboa 组织学处的 vitor proa,里斯本大学, 技术支持。我们特别感谢来自视听单位、里斯本医学研究委员会、里斯本大学的 Faculdade 和 hugo silva 对制作这段视频的杰出承诺。我们感谢 leica 微系统善意地提供配备了视频系统的立体镜和 interaves-sociedade agro-pecuária, s. a 为鹌鹑受精卵做出贡献。这项工作得到了 lisboa 大学 medicina de faculdade de lisboa 的支持。

Materials

Chicken fertilized eggs (Gallus gallus) Pintobar, Portugal Poultry farm 
Quail fertilized eggs (Coturnix coturnix) Interaves, Portugal Bird farm 
15 mL PP centrifuge tubes Corning 430052
50 mL PP centrifuge tubes Corning 430290
60 x 20 mm pyrex dishes Duran group 21 755 41
100 x 20 mm pyrex dishes Duran group 21 755 48
Metal grid Goodfellows fine meshed  stainless steel grid
Membrane filter Millipore DTTP01300 0.6 mm Isopore membrane filter
Petri dish, 35 x 10 mm Sigma-Aldrich P5112 
60 x 30 mm pyrex bowls (Small size) from supermarket 
100 x 50 mm pyrex bowls (Large size) from supermarket 
Transfer pipettes Samco Scientific, Thermo Fisher Scientific 2041S 2 mL plastic pipet
Glass pasteur pipette Normax 5426015
Clear plastic tape from supermarket 
Cytokeratin (pan; acidic and basic, type I and II cytokeratins), clone Lu-5 BMA Biomedicals T-1302
Fetal Bovine Serum Invitrogen, Thermo Fisher Scientific Standart FBS
Pancreatin Sigma-Aldrich P-3292 Prepare a 25 mg/mL solution according to manufacturer's instructions; centrifuge and filter prior to aliquote and store at -20ºC. Aliquots can be kept frozen for several years.
Paraformaldehyde Sigma-Aldrich P6148
Penicillin-Streptomycin Invitrogen, Thermo Fisher Scientific 15140-122
Phosphate-Buffered Saline (PBS) GIBCO, Thermo Fisher Scientific 10010023
QCPN antibody Developmental Studies Hybridoma Bank QCPN
RPMI 1640 Medium, GlutaMAX Supplement  GIBCO, Thermo Fisher Scientific 61870010
Bluesil RTV141A/B Silicone Elastomer 1.1Kg Kit ELKEM/Silmid RH141001KG To prepare the back base for petri dish
Dumont #5 Forceps Fine Science Tools 11251-30  Thin forceps
Extra fine Bonn scissors, curved Fine Science Tools 14085-08 Curved scissors
Insect pins  Fine Science Tools 26001-30 0.3 mm Stainless steel pin
Micro spatula  Fine Science Tools 10087-12 Transplantation spoon
Minutien Pins Fine Science Tools 26002-20 0.2 mm Stainless steel microscalpel
Minutien Pins Fine Science Tools 26002-10 0.1 mm Stainless steel microscalpel
Moria Nickel Plated Pin Holder Fine Science Tools 26016-12 Nickel plated pin holder
Moria Perforated Spoon Fine Science Tools 10370-17 Skimmer
Wecker Eye Scissor Fine Science Tools 15010-11
Camera Leica Microsystems  MC170 HD
Microscope Leica Microsystems  DM2500
NanoZoomer S360 Digital slide scanner  Hamamatsu Photonics C13220-01
Stereoscope Leica Microsystems  Leica M80

参考文献

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記事を引用
Figueiredo, M., Neves, H. Isolation of Embryonic Tissues and Formation of Quail-Chicken Chimeric Organs Using The Thymus Example. J. Vis. Exp. (144), e58965, doi:10.3791/58965 (2019).

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