Bu yöntemde, embriyonik kalp dokuları cerrahi olarak microdissected, ayrışmış, fluorescently etiketli ve ana bilgisayar embriyonik dokuların implante vardır. Bu kişi veya doku düzeyinde gelişimsel organizasyon ektopik hemodinamik koşullar ve/veya değiştirilmiş parakrin/juxtacrine ortamlar altında eğitimi için bir platform sağlar.
Hücre hücre lineage belirlenmesi üzerinde dışsal microenvironmental etkisi karşı özerk desenlendirme göreli etkisini yorumlama gelişim Biyolojisi Araştırma Genel mücadelesine temsil eder. Embriyonik kalbinde bu transkripsiyon regülatör, parakrin/juxtacrine sinyal cues, ifadesinde bölgesel farklılıklar özellikle zor olabilir ve hemodinamik kuvvet tüm bilinen cardiomyocyte olgunlaşma etkilemek için. Bir gelişmekte olan cardiomyocyte’nın moleküler ve biyomekanik microenvironment değiştirmek için basitleştirilmiş bir yöntem bu nedenle, nasıl yerel koşullar etkisi hücre kader ve işlevi incelemek için güçlü bir teknik olarak hizmet verecek. Bu sorunu çözmek için fiziksel olarak kalp veya çevreleyen embriyonik doku ektopik konumlara Juvenil cardiomyocytes nakli için bir yöntem optimize. Bu nasıl microenvironmental koşulları etkisi cardiomyocyte kader geçişler olduğu gibi embriyo içinde tek hücre çözünürlükte incelemek için bize sağlar. Burada, biz hangi embriyonik miyositler olabilir kalp alt etki alanları çeşitli izole, ayrışmış, fluorescently etiketli ve ana bilgisayar embriyo yüksek hassasiyetle içine microinjected bir protokol tanımlamak. Hücreleri sonra doğrudan yerinde çeşitli görüntüleme ve histolojik teknikler kullanarak analiz edilebilir. Bu iletişim kuralı kalp gibi hareketli bir doku aşırı derecede zor olabilir geleneksel aşılama deneyler için güçlü bir alternatiftir. Bu yöntemin genel da donör doku ve ana bilgisayar ortamları çeşitli ve onun rahatlık-in kullanma, düşük maliyetli, adapte olabilir ve hızlı gelişim çalışmaları çeşitli için potansiyel olarak yararlı bir uygulama yapmak.
Kardiyak gelişimsel araştırma son derece birçok gen düzenleyici ağların bu deseni farklı hücre soy ve kalbinde işlevsel etki alanları belirledik germline transgenik model sistemleri gelişiyle gelen benefitted. Nasıl bu gen ağlar ile etkileşim ve microenvironmental koşullara cevap ancak, tanımlayan parakrin/juxtacrine sinyalleri ve biyofiziksel girişleri (streç, zorlanma, hemodinamik akışı) de dahil olmak üzere, zor olabilir. Bu nedenle, her zaman bir hücresel fenotip kardiyak biyomekanik veya daha yüksek sipariş doku kompozisyon1,2 değişiklikleri için genetik pertürbasyon doğrudan bir sonucu olarak veya bir adaptasyon ikincil bir sonucu olarak doğar olup olmadığını belirlemek kolay değil .
Klasik adres kavramları kader belirtimi için kullanılmıştır, deneyler aşılama bağlılık, indüksiyon ve yetkinlik3,4, bazı doğasında sorunları aşmak için ideal bir yaklaşım temsil eder hücre çevresel etkisi karşı özerk kalbinden tanımlama. Ne yazık ki, kalp kasılma standart aşılama yaklaşımlar zorlaştırabilir. Hızlı hareket doku kez kalbe bağlı kalarak aşılı hücreleri önler ve büyük doku deliyor (normalde aşılama için gerekli) sık sık kalp yetmezliği ve embriyonik ölümcül5,6,7yol açar. Bu nedenle, biz basınç tabanlı geliştirdik, mikroenjeksiyon sistemi hassas hücresel implantasyon doku aşılama teknik engellerin engellemeyi gelişmekte olan piliç kalbine için daha önce açıklanan8,9. Bu tekniği kullanarak, bireysel veya küçük gruplar bir donör embriyo izole kalp hücrelerinin geniş ana bilgisayar hazırlık ve kullanarak ortaya çıkan büyük doku hakaret ihtiyacını ortadan kaldırarak bir ana bilgisayar embriyonik kalp bölgelerinde çeşitli içine microinjected Standart aşılama teknikleri. Bir dış çapı bu implantasyon çalışmaları için kullanılan mikroenjeksiyon iğneler var ~ iğne doğrudan hedef dokuda yerleştirilmesi 30−40 µm (yani, embriyonik miyokard duvar nüfuz) ve hücre focally ile teslim çevreleyen doku çok az hasar. Protokol izotopik, heterotopik, isochoric ve heterochronic manipülasyonlar, doğrudan gelişmekte olan klasik deneysel Embriyoda paradigmalar incelemek için hızlı, esnek ve düşük maliyetli bir yaklaşım sağlayan çeşitli gerçekleştirmek için kullanılabilir dört odacıklı kalp.
Aşağıda özetlenen iletişim kuralında, biz gerçek zamanlı olarak izlenecek mikroenjeksiyon deney başarısı için sağlayan bir hücre permeant floresan boya, hücrelerle donör etiket ve herhangi için gerek kalmadan belgelenmeliydi engrafted hücrelerin konumunu ek boyama. Ancak, bu yaklaşım floresan boya hücre bölünmesi kaybolabilir kısa süreli deneyler (yaklaşık 48 saat) için en uygun olduğunu belirtmek gerekir. Alternatif yaklaşımlar daha uzun süreli deneyler için kullanılabilir.
Kalp geliştirme bağlamında bu teknik bulunuyorlar iken, biz bu büyük etkisi hücre implantasyonu deneyler için mesoderm, baş, bacaklarda ve somites kullandık. Bu nedenle aşağıda açıklanan temel yaklaşım son derece uysal ve çeşitli organ sistemleri kullanılabilir.
Nasıl microenvironmental koşulları etkisi kardiyak hücre kader belirtimi ve soyu sabitleme tanımlama yeteneği konjenital kalp hastalığının verimli iletişim kuralları için uygun geliştirmek için de basınç bir anlayış yaratmak için esastır kök hücre veya somatik hücre REPROGRAMING tabanlı cardiomyocytes olgunlaşma. Protokol içinde vivo koşullarda hücre özerk olgunlaşma süreçleri parakrin/juxtacrine ve/veya hemodinamik ipuçları ayrı kalmak için izin, doğrudan kalp hücre gelişimi altında tahlil yeteneği değişmiş müfettişler verir özetlenen. Yüksek kararlılık düşsel, genetik analiz ve fizyolojik deneyleri ile birleştirildiğinde, bu teknik varolan transgenik modelleri güçlü bir tamamlayıcı olarak hizmet verebilir.
Teknik stand noktası formu, verimli yalıtım, etiketleme ve donör kalp hücreleri hassas implantasyonu ana bilgisayar embriyonik dokuların içine burada sunulan protokolü kullanır. Mikroenjeksiyon sistemi büyük ölçüde donör hücreleri hedefleme yardımcı olur ve bir büyük engraftment site ana bilgisayar doku oluşturmak için gerek kalmadan başarılı implantasyonu için sağlar. Bazı operasyonel beceri bu teknik ancak, gerçekleştirmek için gereken enjeksiyon iğne dikkatle (kalp ya da yerel damarlara yırtılması neden) hedef dokuda koymamış durumunda azaltılmış canlılık neden olabilir. Bakım ve düşünce de yalıtım ve etiketleme adımları verilmelidir. Donör sindirim üzerinde doku zavallı implantasyon verimlilik için yol açabilir ve teknikleri etiketleme geçici (hücre bölünmesi etiket seyreltik olabilir gibi) üzerinde donör hücreleri izlenebilir zaman penceresi sınırlayabilirsiniz.
Bu teknik son derece değiştirilebilir ve çok çeşitli amaçlar için adapte edilebilir. Örneğin, çok sayıda doku ve etap hücrelerden (enzimatik sindirim duruma getirilmesi gerekli olmasına rağmen) izole edilmesi ve benzer şekilde yapabilirsiniz donör farklı gelişim aşamalarında ana bilgisayar dokular çeşitli içine enjekte edilir. Benzer şekilde, etiketleme yaklaşımı hücreleri floresan inorganik yarı iletken nanocrystals artık bu geçici etiketleme için kullanımı ve bıldırcın hücreleri ya da yeşil hücre implantasyonu dahil olmak üzere farklı zamansal pencereler arasında izlemek için değiştirilebilir permeant etiketleme floresan proteini transgenic (GFP +) donör embriyolar için11 .
Biz şu anda bu teknik kuş implantasyon çalışmaları için kullanırken, bu gelecekte chimeric çalışmalar geniş bir yelpazesi için kullanılan olabilir hissediyorum. Örneğin, transgenik organizmalar genetiği değiştirilmiş kalp hücreleri izole olabilir ve çok benzer bir iletişim kuralı kullanılarak kuş kalbine microinjected. Ayrıca, cardiomyocytes içine farklılaşmış hücreler hücreleri kaynaklanıyor veya somatik hücre ile yaklaşımlar REPROGRAMING doku ve/veya olgunlaşma biyomekanik içinde vivo altında kendi entegrasyon değerlendirmek için embriyonik kalp içine microinjected koşullar.
The authors have nothing to disclose.
Bu eser hibe R00HL122360 Ulusal Sağlık Enstitüleri, Ulusal Kalp, akciğer ve kan Enstitüsü (NHLBI) tarafından desteklenmiştir.
1 mL Insulin Syringe | BD | 329654 | |
1.7 mL Microtubes, Clear | Genesee Scientific | 24-282 | |
10 ml Syringe | BD | 305482 | |
1000ul Reach Barrier Tip Racked, Sterile | Genesee Scientific | 24-430 | |
15 mL Centriguge Tubes, Racked | Genesee Scientific | 28-101 | |
1588 Genesis Hova-Bator Incubator | GQF | 813927021221 | |
18G x 1 1/2 Needle | BD | 305196 | |
200ul Barrier Tip Low Binding, Racked, Sterile | Genesee Scientific | 24-412 | |
32G x 1/2" Needle | TSK Steriject Air-Tite | TSK3213 | |
Alchohol Wipes 70% | Thermo Fisher Scientific | 19015744 | |
Angled Forceps | Fine Scientific Tools | 11260-20 | |
Backloading Tips | Eppendorf | 930001007 | |
Black India Ink | KOH-I-NOOR | 3084-F | |
CellTracker Green CMF | Thermo Fisher Scientific | C7025 | 1 mM in DMSO |
CellTracker Red CMTPX | Thermo Fisher Scientific | C34552 | 1 mM in DMSO |
Centrifuge | Eppendorf | 5424R | |
Commercial Grade Packing Tape | Staples | 2619001 | |
Curved Tenotomy Scissors | Fine Scientific Tools | 14067-11 | |
DMEM/F12 | Thermo Fisher Scientific | 11330-032 | |
DMSO, anhydrous | Thermo Fisher Scientific | D12345 | |
DPBS (10X), no calcium, no magnesium | Thermo Fisher Scientific | 14025092 | |
Femtojet 4i | Eppendorf | 5252000021 | |
Fetal Bovine Serum | Thermo Fisher Scientific | 10437-028 | |
Hatching Eggs | Pilgrim's Hatchery | — | |
HBSS, calcium, magnesium, no phenol red | Thermo Fisher Scientific | 14025-092 | |
Injectman 4 | Eppendorf | 5192000027D | |
Micromanipulator | Leica Microsystems | — | |
Parafilm | SIGMA | P6543-1EA | |
Paraformaldehyde 32% in aqueous solution, EM Grade | VWR | 100496-496 | |
Penicillin/Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140-022 | |
Petri Dish | Genesee Scientific | 32-107 | |
Pipette Grinder | Narishige | EG-44 | |
Pipette Puller | HEKA | PIP 6 | |
Scotch Transparent Tape | Staples | 487909 | |
Sigmacote | SIGMA | SL2-25ML | |
Stereo Microscope | Leica | — | |
ThermoMixer C | Eppendorf | 5382000023 | |
Thin Wall Glass Capillaries | World Precision Instruments | TW100F-4 | |
Transfer Pipette | Thermo Fisher Scientific | 273 | |
Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red | Thermo Fisher Scientific | 25300-054 |