Creación de quimeras del cerebro anterior aviar para evaluar el desarrollo facial
Summary
Este artículo describe una técnica de trasplante de tejido que fue diseñada para probar las propiedades de señalización y patrones del prosencéfalo basal durante el desarrollo craneofacial.
Abstract
El embrión aviar se ha utilizado como sistema modelo durante más de un siglo y ha llevado a una comprensión fundamental del desarrollo de los vertebrados. Una de las fortalezas de este sistema modelo es que el efecto y la interacción entre los tejidos se pueden evaluar directamente en embriones quiméricos. Hemos demostrado previamente que las señales del cerebro anterior contribuyen a la morfogénesis facial al regular la forma del dominio de expresión del erizo sónico (SHH) en la zona ectodérmica frontonasal (FEZ). En este artículo, se describe el método para generar las quimeras del cerebro anterior y proporcionar ilustraciones de los resultados de estos experimentos.
Introduction
Gran parte de la investigación contemporánea en biología del desarrollo se centra en el papel de los genes en la formación de embriones. Existen buenas herramientas para examinar los mecanismos de desarrollo desde una perspectiva genética. Sin embargo, los embriones se ensamblan y sufren morfogénesis en respuesta a las interacciones tisulares. El sistema aviar es una herramienta clásica utilizada para evaluar la variedad de interacciones tisulares que regulan el desarrollo por las siguientes razones: la embriología es bien entendida, los embriones son fácilmente accesibles, las herramientas para el análisis de los sistemas aviares están bien desarrolladas y los embriones son baratos.
El sistema de trasplante aviar ha sido ampliamente empleado para el rastreo del linaje y para evaluar las interacciones tisulares durante el desarrollo durante casi un siglo 1,2,3,4. Este sistema fue utilizado para investigar un centro de señalización, la Zona Ectodérmica Frontonasal (FEZ), que regula la morfogénesis del maxilar superior5, y se publicó un video describiendo esa técnica previamente6. Además de la codorniz-polluelo, otras especies también se han utilizado para producir quimeras para el análisis de las interacciones tisulares. Por ejemplo, el ratón FEZ fue trasplantado de ratones salvajes tipo7 y mutantes8, y otros han utilizado sistemas de pato, codorniz y polluelo para evaluar el papel de la cresta neural en el modelado del esqueleto facial 9,10,11,12.
En este trabajo, se evaluó el papel del cerebro anterior en la regulación del patrón de expresión génica en el FEZ mediante el trasplante del prosencéfalo ventral recíprocamente entre embriones de codorniz, pato y pollo, porque se requiere una señal del cerebro anterior para inducir la expresión del erizo sónico en el FEZ. Los trasplantes de prosencéfalo no son únicos en el campo. Estos trasplantes se utilizaron para evaluar el desarrollo de la motilidad en embriones de codorniz y pato13, aunque en estos experimentos también se trasplantaron tejidos que contribuyeron a derivados no neurales. En otros trabajos, los circuitos auditivos en aves han sido evaluados por trasplante de prosencéfalo14, pero estos trasplantes contenían presuntas células de la cresta neural, que contribuyen a la forma facial 9,10 y participan en la regulación de la expresión de SHH en el FEZ 15. Por lo tanto, se diseñó un sistema para trasplantar solo el prosencéfalo ventral de una especie de ave a otra antes del cierre del tubo neural para evaluar el papel del cerebro en la forma facial16 (Figura 1A, B). Este método carecía de contaminación de la cresta neural del injerto. En este artículo, se ilustra el método y se describen los resultados esperados, y se discuten los desafíos enfrentados.
Protocol
Representative Results
Discussion
El método descrito permite examinar las interacciones tisulares entre el prosencéfalo basal y el ectodermo adyacente. Este enfoque difiere de los métodos anteriores de trasplante del cerebro anterior, porque el tejido del donante estaba restringido al prosencéfalo ventral. Esto elimina el trasplante de las células de la cresta neural, que han demostrado participar en la morfología facial de patrones 9,10. Por lo tanto, restringir el injerto al prosencéfalo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
La investigación reportada en esta publicación fue apoyada por el Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial de los Institutos Nacionales de Salud bajo los números de adjudicación R01DE019648, R01DE018234 y R01DE019638.
Materials
| 1x PBS | TEK | TEKZR114 | |
| 35×10 mm Petri dish | Falcon | 1008 | |
| DMEM | Thermofisher | 11965084 | |
| Needle holder | Fine Science Tools | 26016-12 | |
| Neutral Red | Sigma | 553-24-2 | |
| No. 5 Dumont forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | |
| Pasteur Pipets | Thermofisher | 13-678-6B | |
| QCPN antibody | Developmental Studies Hybridoma bank, Iowa University, Iowa, USA | ||
| Scissors | Fine Science Tools | 14058-11 | |
| Tungsten Needle | Fine Science Tools | 26000 |
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