שיטת Organotypic תרבות ללמוד על התפתחות עובריים עוף רקמות
Summary
כאן, אנו מציגים organotypic culturing פרוטוקול לגדול עוף עובריים באיברים במבחנה. באמצעות שיטה זו, התפתחות עובריים עוף רקמות ניתן יהיה ללמוד, תוך שמירה על רמה גבוהה של שליטה על הסביבה תרבות.
Abstract
העוף עובריים הוא נפוץ כאורגניזם מודל אמין לפיתוח חוליות. הנגישות שלה, דגירה קצרה תקופה הופך אותו לאידיאלי עבור ניסויים. כיום, המחקר של המסלולים הללו התפתחותית של העובר עוף מבוצע על-ידי החלת מעכבי וסמים באתרים המותאמות לשפות אחרות, בריכוזים נמוכים, תוך שימוש במגוון שיטות. במבחנה culturing רקמות היא טכניקה המאפשרת המחקר של רקמות הופרדו האורגניזם המארח, בזמן בו זמנית תוך עקיפת רבים של המגבלות הפיזיות נוכח בעת עבודה עם כל העוברים, כגון הרגישות של העוברים על מינונים גבוהים של כימיקלים קטלני. כאן, אנו מציגים את organotypic culturing פרוטוקול culturing את העוף מתחלקים חצי ראש במבחנה, המציג הזדמנויות חדשות עבור בחינת תהליכים פיתוחיים מעבר השיטות כיום הוקמה.
Introduction
העוף עובריים (גאלוס גאלוס) הוא אורגניזם מודל מצוין נפוץ בתחום הביולוגיה. תקופת הדגירה שלו הוא בערך 21 ימים, ביצים רבות יכול להיות מודגרות בו זמנית, ביצוע ניסויים מהיר ויעיל. ואולי הכי חשוב, העובר בקלות גם מטופל, המאפשרים לימוד מקיף של תהליכים התפתחותיים המפתח, של גנים, חלבונים כי הכונן תהליכים אלה.
עין עוף עובריים היא איבר מורכב אשר מפתחת דרך האינטראקציה של מספר ברקמות שונות דומה מערכות גוף רבות אחרות. שיטה זו מאפשרת למידת ההתפתחות של רקמות אלה, במיוחד בשלבים מתקדמים של פיתוח. לדוגמה, ייתכן הרשתית רב שכבתית עניין מיוחד הלומדים הפיתוח של מערכת העצבים. שיטות אלטרנטיביות שמאפשרות המחקר של רקמות העין אחרות כגון הקרנית, הגוף vitreal, העדשה, את sclera העפעפיים הם להועיל לחוקרים. העין עובריים עוף מכיל גם סדרה של עצמות שטוחות, עצמות השמע scleral, אשר יכול לשמש כמודל לחקר של עצם intramembranous אינדוקציה, התקשות חולייתנים1.
כיום, ישנן מספר שיטות חקר התפתחות. Microinjections של נוגדנים מעכבות או אחרים מולקולות מעכבות2,3, שהושתל. גרגרי טבולים מעכב4, אלקטרופורציה5 הם כל השיטות יכול לשמש downregulate גנים או חלבונים עניין בהעובר. שיטות דומות משמשות upregulate חלבונים. שיטות אלה אינן ללא המגבלות שלהם. לדוגמה, בעת שימוש בכימיקלים כדי לשנות את ההתפתחות, הערכת ההשפעות קטלני על העובר, זה מגביל את השימוש השיטות דלעיל לאתרים לשפות אחרות של יישום במינונים נמוכים מספיק כדי להבטיח את השרידות של . אני אדם מסוכן
במבחנה culturing רקמות שימש במגוון רחב של אורגניזמים ללמוד פיתוח, יכול לשמש כדי לעקוף חלק מהמגבלות הנ. לדוגמה, femora6, נוצה ניצנים7,8ו הגפיים9 של העוף כל נחקרו באמצעות רקמות culturing שיטות, כמו שיש את האשכים של העכבר10 ושורשים והגבעולים של צמחים11. שיטות אלה מעניקים מדענים רמה גבוהה של שליטה על הפיתוח רקמות, כגון היכולת להשתנות הטמפרטורה ולשנות את זמינות חומרי הזנה. בידודו של הרקמה של העובר כל גם עושה את זה הרבה פחות רגישים להשפעות קטלני של כימיקלים, ובכך מאפשר מניפולציה מחקרים בקנה מידה עולמי בריכוזים גבוהים. יתרון בולט נוסף של במבחנה culturing הוא שימור הסביבה התאית של הרקמה; הסידור של רקמות נותר כמעט ללא שינוי, כך שניתן ללמוד את האינטראקציות בין סוגי רקמות שונות9. לפיכך, במבחנה culturing פותח דלתות נוספות ניסיוני גישות שאינן זמינות במודלים vivo או בכל ovo .
כיום, ללמוד על התפתחות העין עוף עובריים שימוש בכימיקלים הוא מאתגר במיוחד. מספר של ממברנות extraembryonic לכסות את העובר, ולכן קשה ליישם את גרגרי או כימיקלים; העובר הוא מאוד פעיל בתוך הביצה גם כאשר הוא מזדקן, שמסבך עוד יותר את שיטת כבר קשה. פרוטוקול זה מאפשר גישה נוחה לעין, הרקמות הסובבות שלו, ביטול מחסומים אלה, גם בעת מתן הזדמנויות חדשות לבחון תהליכים התפתחותיים בתוך העין. פרוטוקול זה הוקם כדי ללמוד את תנאי הגיוס של עצמות השמע scleral בתוך העין עובריים.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרוטוקול זה עושה שימוש רקמת הוקמה culturing הטכניקות להשגת צמיחת יש עין עוף מיום עובריים 8 (HH34) במבחנה 4 ימים. שיטה זו רשת culturing תוארה במקור על ידי Trowell15. אנחנו אופטימיזציה פרוטוקול מ של פינטו ואולם 1991 המחקר16 ניצול קרום נקבוביים למחצה עם רשת ללמוד אינדוקטיבית אותות ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים רוצה להודות גרגורי האלר (הר סנט וינסנט אוניברסיטת) עבור עבודתו ראשוני בפיתוח של הפרוטוקול. המחברים רוצה גם להודות ג’ונס ניקולס (אוניברסיטת סנט וינסנט הר) עבור שלו מומחיות טכנית ועזרה עם הצילומים וייצור של חלק אודיו-ויזואלית של כתב היד. דניאל אנדרוז נתמכה על ידי מימון MSVU ו מדעי הטבע הנדסה מחקר המועצה של קנדה (NSERC) דרך פרס מחקר של סטודנטים לתואר ראשון. תמרה א פרנץ-Odendaal נתמך על ידי מענק גילוי NSERC.
Materials
| 35 mm cell culture petri dishes | Corning | 353001 | easy grip tissue culture dish, polystyrene, non-pyrogenic |
| 100 mm cell culture petri dishes | Corning | 353003 | tissue culture dish, polystyrene, non-pyrogenic |
| paper tissue | Kimtech | 34155 | Kimtech Science Brand Task Wipers, 280 per carton |
| wire mesh | n/a | n/a | stainless steel wire mesh (grid size 0.7 mm) |
| disposable glass pipettes | VWR | 14673-010 | Borosilicate glass disposable 5 3/4" |
| nutrient medium | Gibco | 12591-038 | Fitton-Jackson Modification, [+] L-glutamine with phenol red (BGJB) |
| penicillin-streptomycin | Sigma-Aldrich | P4458 | 10000 units/mL penicillin streptomycin solution stabilised |
| filter paper | Whatman | 1454 090 | semi-porous filter paper 90mm |
| fertilized chicken eggs | Dalhousie University Agricultural College | n/a | can be obtained from local farms |
| sodium chloride (NaCl) | EMD | SX0420-3 | sodium chloride crystals, reagent grade |
| 1 L glass bottle | VWR | 89000-240 | 1 L pyrex autoclavable glass bottle |
| ethanol | Fisher Scientific | BP82011 | 70% molecular biology grade |
| tupperware containers | n/a | n/a | store-bought and sterilized with EtOH |
| disposable razor blades | VWR | 55411-050 | single edge industrial razor blades (surgical carbon steel) |
| plastic spoons | n/a | n/a | store-bought and sterilized with EtOH |
| dust mask | 3M | n/a | 3M 8500 Comfort Mask |
| paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | paraformaldehyde, reagent grade, crystalline |
| neutral-buffered formalin | Fisher Scientific | 72210 | 10% neutral buffered formalin |
| phosphate buffered saline (PBS) | n/a | n/a | 10X phosphate buffered saline pH 7.4 (137mM NaCl, 2.5mM KCl, 4.3mM Na2HPO4, 1.4mM KH2PO4) |
| 15 ml falcon tubes | VWR | 21008-216 | presterilized centrifuge tubes |
| forceps | FST | n/a | fine forceps |
| chick saline | n/a | n/a | 0.85% NaCl |
| tinfoil | n/a | n/a | store-bought |
| paper towel | n/a | n/a | store-bought |
References
- Franz-Odendaal, T. A. Towards understanding the development of scleral ossicles in the chicken, Gallus gallus. Developmental Dynamics. 237 (11), 3240-3251 (2008).
- Scholey, J. M. Functions of motor proteins in echinoderm embryos: an argument in support of antibody inhibition experiments. Cell Motility and the Cytoskeleton. 39 (4), 257-260 (1998).
- Horakova, D., et al. Effect of FGFR inhibitors on chicken limb development. Development, Growth & Differentiation. 56 (8), 555-572 (2014).
- Gerlach, G. F., Morales, E. E., Wingert, R. A. Microbead Implantation in the Zebrafish Embryo. Journal of Visualized Experiments. (101), e52943 (2015).
- Luz-Madrigal, A., Grajales-Esquivel, E., Del Rio-Tsonis, K. Electroporation of Embryonic Chick Eyes. Bio-protocol. 5 (12), e1498 (2015).
- Roach, H. I. Long-term organ culture of embryonic chick femora: a system for investigating bone and cartilage formation at an intermediate level of organization. Journal of Bone and Mineral Research. 5 (1), 85-100 (1990).
- Jung, H. S., et al. Local inhibitory action of BMPs and their relationships with activators in feather formation: implications for periodic patterning. Biologie du développement. 196 (1), 11-23 (1998).
- McKinnell, I. W., Turmaine, M., Patel, K. Sonic Hedgehog functions by localizing the region of proliferation in early developing feather buds. Biologie du développement. 272 (1), 76-88 (2004).
- Smith, E. L., Kanczler, J. M., Oreffo, R. O. A new take on an old story: chick limb organ culture for skeletal niche development and regenerative medicine evaluation. European Cells & Materials. 26, 91-106 (2013).
- Sato, T., et al. In Vitro Spermatogenesis in Explanted Adult Mouse Testis Tissues. PLoS One. 10 (6), e0130171 (2015).
- Ochoa-Villarreal, M., et al. Plant cell culture strategies for the production of natural products. BMB Reports. 49 (3), 149-158 (2016).
- Hamburger, V., Hamilton, H. L. A series of normal stages in the development of the chick embryo. Journal of Morphology. 88 (1), 49-92 (1951).
- Yu, M., et al. The developmental biology of feather follicles. The International Journal of Developmental Biology. 48, 181-191 (2004).
- Jabalee, J., Hillier, S., Franz-Odendaal, T. A. An investigation of cellular dynamics during the development of intramembranous bones: the scleral ossicles. Journal of Anatomy. 223 (4), 311-320 (2013).
- Trowell, O. A. The culture of mature organs in a synthetic medium. Experimental Cell Research. 16 (1), 118-147 (1959).
- Pinto, C. B., Hall, B. K. Toward an understanding of the epithelial requirement for osteogenesis in scleral mesenchyme of the embryonic chick. Journal of Experimental Zoology. 259 (1), 92-108 (1991).
- Mbiene, J. P., MacCallum, D. K., Mistretta, C. M. Organ cultures of embryonic rat tongue support tongue and gustatory papilla morphogenesis in vitro without intact sensory ganglia. Journal of Comparative Neurology. 377 (3), 324-340 (1997).
- Cloney, K., Franz-Odendaal, T. A. Optimized ex-ovo culturing of chick embryos to advanced stages of development. Journal of Visualized Experiments. (95), e52129 (2015).
- Korn, M. J., Cramer, K. S. Windowing chicken eggs for developmental studies. Journal of Visualized Experiments. (8), e306 (2007).
