Cultura de lâminas de facilitar a manipulação do gene de desenvolvimento do embrião e perturbações farmacológicas. No entanto, as condições de cultura devem assegurar que o desenvolvimento normal pode prosseguir dentro do ambiente reduzido da fatia. Ilustramos um protocolo que facilita o desenvolvimento normal, medula espinhal prosseguir durante pelo menos 24 horas.
Cultura de lâminas podem facilitar a manipulação do desenvolvimento embrionário, tanto farmacologicamente e através de manipulações genéticas. Neste sistema reduzido, os potenciais efeitos colaterais fatais devidos a aplicações farmacêuticas sistémicas podem ser superados. No entanto, as condições de cultura devem assegurar que o desenvolvimento prossegue normais dentro do ambiente reduzido da fatia. Temos focado no desenvolvimento da espinal medula, em particular a de neurónios motores espinais. Nós sistematicamente variadas condições de cultivo de fatias de embrião de galinha a partir do ponto em que os neurônios motores mais coluna havia nascido. Analisamos o número e tipo de neurónios motores que sobreviveram durante o período de cultura e a posição destas neurónios motores em comparação com a in vivo. Descobrimos que tipo de soro e os factores neurotróficos foram necessárias durante o período de cultura e foram capazes de manter os neurónios motores vivo durante pelo menos 24 horas e permitir que os neurónios motores a migrar para as posições apropriadas nomedula espinal. Apresentamos estas condições de cultura e a metodologia de preparação das culturas de embriões de fatia utilizando embriões de galinha evisceradas incorporados em agarose e cortado utilizando um vibratome.
Durante o desenvolvimento embrionário normal, muitos tipos de células diferentes que são gerados devem migrar do seu ponto de origem até onde eles eventualmente funcionar no organismo maduro. No interior da medula espinal em desenvolvimento, as células progenitoras estão localizados na zona ventricular na linha média e gerar muitos subtipos de neurónios pós-mitóticos e células gliais, que deve migrar para integrar em circuitos neuronais funcionais necessários para o processamento sensorial e saídas do motor 1. Os neurónios motores espinais que controlam a contração dos músculos do membro ter sido extensivamente estudada e é conhecida tanto das moléculas e de mecanismos que conduzem à formação de suas subclasses diferentes. No entanto, muito pouco se sabe dos mecanismos pelos quais os neurônios motores migrar, segregar e receber entradas sinápticas.
Motor identidade subtipo neurônio é adquirida durante o desenvolvimento de uma forma hierárquica. Subtipos do neurônio motor pode ser amplamente classificada into colunas distintas, divisões e piscinas que são definidas por suas projeções de axônio. Colunas de motor axônios projeto para axiais, músculos viscerais ou membro. Divisões Motor subdividir o membro projetando neurônios motores da coluna do motor lateral (LMC) em aqueles projetando para os músculos ventral ou dorsal 2. Dentro das divisões, grupos de neurônios motores denominado projeto piscinas do motor para os músculos individuais no membro 2, 3. Neurónios projectam-Limb motor é definido pela sua expressão do factor de transcrição FOXP1 4, 5, enquanto que a identidade de divisão é caracterizada pela expressão dos factores de transcrição homeodomain Islet-1 (ventralmente projectando) ou LHX-1 (dorsal projectando) 6. Com efeito, LHX-1 é necessária para a expressão das projecções apropriadas dorsais dos neurónios motor 7. Cada um desses subtipos ocupam posições distintas dentro da medula espinhal; ventral neurônios motores projetando venham a residir medial dorsal projectineurônios ng motor. Isto resulta na LMC sendo segregados em LMCmedial dita (LMCm) e (LMCl) LMClateral divisões. Organização piscina divisional e motor é adquirido em duas fases 8. Na primeira fase, a segregação da divisão é obtida por meio de uma migração de neurónios motores de uma forma característica medial para lateral. As células LMCl são gerados após as células e assim LMCm LMCl migra através da LMCm para atingir a sua posição de sedimentação final. A segunda fase leva neurónios motores dentro de uma divisão e de aglomerados os em pools de neurónios motores, presumivelmente através de uma triagem dorsal-ventral dos neurónios motores. Os membros da família da caderina-catenina dependente clássica foram mostrados como sendo crucial para ambas as fases de 8-10 organização dos neurónios motores. No entanto, como a função caderina controla o movimento da célula é mal compreendida.
A aquisição de identidades colunar, de divisões e piscina requer sinais extrínsecos que o padrão intrinc expressão dos fatores de transcrição 11. Além disso, cerca de 50% de todos os neurônios motores morrem por apoptose durante o desenvolvimento normal de um processo que requer sinais extrínsecos do membro, principalmente através do apoio do motor neurotrófico sobrevivência dos neurônios. Assim, o desenvolvimento motor neuron requer um ambiente adequado para ser mantida ao longo de um timecourse relativamente longo. Por esta razão, os aspectos práticos da obtenção de culturas de fatias de medula espinal de manter a sobrevivência de neurónios motores exigem a elucidação de condições de cultura adequadas. Cultura de lâminas anteriores de embriões foram usadas para seguir o comportamento das extrinsecamente adicionado purificado populações neuronais 12-14. No entanto, as nossas condições de cultura de conhecimento que facilitam a sobrevivência neuronal in situ do motor e migração dentro do segmento em si não foram publicados. Nós modificada uma condição de cultura padrão que facilita a sobrevivência de purificado, dissociadas neurónios motores cranianos para facilitar motor desenvolvimento neurônio dentro de um sistema de cultura de embriões fatia. Nós também monitorizados o posicionamento dos neurónios motores sobreviventes e demonstram que as posições em grande parte normal do neurónio motor divisões é adquirida durante o período de cultura.
O protocolo aqui descrito permite uma fatia de embriões de galinha a ser incubadas durante mais de um dia, mantendo simultaneamente os neurónios motores vivo e continua a migrar durante o período de cultura. Em elucidar as condições para manter os neurônios motores vivo, nós identificamos várias características-chave necessários. Parece que o soro de pinto até 4% é crítica para a sobrevivência de neurónios motores e a sua substituição com soro a partir de uma espécie diferente não é tolerado. Curiosamente, verificou-se que a presença de maiores concentrações de soro eram prejudiciais para as fatias em que promoveu o crescimento excessivo do tecido conduzindo a grandes distorções em forma de fatia. Mais importante ainda, a presença do factor neurotrófico ciliar também provado crítica. Mantém-se uma possibilidade distinta que as fatias podem ser capazes de ser cultivadas por períodos consideravelmente mais longos do que apenas 24 horas, talvez mesmo permitindo a visualização de entrada de aferentes sensoriais para a medula espinhal. Além disso, a culcondições tura aqui também pode ser útil para cortar culturas do tronco cerebral desenvolvimento e mesencéfalo / cerebelo.
Talvez a maior vantagem potencial na utilização destas condições de cultura fatia é que eles facilitam a possibilidade de manipulação farmacológica da função da proteína, enquanto minimiza o potencial de efeitos adversos sobre o resto do embrião, tais como o coração. Um grande número de inibidores e agonistas de diferentes vias de sinalização pode ser utilizado para avaliar a migração de diferentes subtipos de neurónios espinais e, potencialmente, o seu efeito na formação de circuitos locais durante o desenvolvimento da coluna vertebral. Além disso, algumas perturbações genéticas da expressão da proteína, tais como aqueles que fazem uso de siRNAs e oligonucleótidos morfolino, sofrem do facto de que eles só podem ser introduzidas no início do desenvolvimento (devido às limitações de electroporação em procedimentos in ovo) e os efeitos duram apenas um curto período de time (tipicamente de um dia). Nossa cultura fatia é iniciada em fases posteriores e oferece a possibilidade de utilizar essa tecnologia ainda em desenvolvimento na fase de corte para ver os seus efeitos durante o período da cultura da fatia.
O protocolo de cultura fatia poderia também permitir a visualização de ambos neurônio motor espinhal, assim como a migração interneurônio dorsal em tempo real através de lapso de tempo microscopia de vídeo. Isto poderia ser alcançado utilizando microscopia de contraste de fase, sob luz branca ou através da utilização de imagiologia por fluorescência. Se a última técnica foi para ser usado, em seguida, a introdução de marcadores fluorescentes é necessário. Isto poderia ser conseguido quer por introdução de corantes fluorescentes, tais como DiI DiO ou através de qualquer marcação retrógrada do membro ou a rotulagem anterógrada do ventrículo ou electroporação in ovo de construções para dirigir proteínas fluorescentes em um subconjunto de neurónios.
The authors have nothing to disclose.
Gostaríamos de agradecer a Boast Sharon para discussões perspicazes e muitos Novitch B. para o presente tipo de anticorpos de FOXP1. Este trabalho como financiado por uma bolsa de estudo do Wellcome Trust para KCT e uma subvenção projeto do Wellcome Trust para SRP (Grant número de referência 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 |