توضح هذه المقالة تقنية زرع الأنسجة التي تم تصميمها لاختبار خصائص الإشارات والأنماط للدماغ الأمامي القاعدي أثناء النمو القحفي الوجهي.
تم استخدام جنين الطيور كنظام نموذجي لأكثر من قرن وأدى إلى فهم أساسي لتطور الفقاريات. تتمثل إحدى نقاط القوة في هذا النظام النموذجي في أنه يمكن تقييم تأثير الأنسجة والتفاعل بينها مباشرة في الأجنة الوهمية. لقد أظهرنا سابقا أن الإشارات من الدماغ الأمامي تساهم في تشكل الوجه من خلال تنظيم شكل مجال التعبير للقنفذ الصوتي (SHH) في منطقة الأديم الظاهر الجبهي الأنفي (FEZ). في هذه المقالة ، يتم وصف طريقة توليد الوهم الأمامي وتقديم الرسوم التوضيحية لنتائج هذه التجارب.
تركز الكثير من الأبحاث المعاصرة في علم الأحياء التنموي على دور الجينات في تشكيل الأجنة. هناك أدوات جيدة لفحص آليات النمو من منظور وراثي. ومع ذلك ، يتم تجميع الأجنة وتخضع للتشكل استجابة لتفاعلات الأنسجة. نظام الطيور هو أداة كلاسيكية تستخدم لتقييم مجموعة متنوعة من تفاعلات الأنسجة التي تنظم التطور للأسباب التالية: علم الأجنة مفهوم جيدا ، ويمكن الوصول إلى الأجنة بسهولة ، وأدوات تحليل أنظمة الطيور متطورة بشكل جيد ، والأجنة غير مكلفة.
تم استخدام نظام زرع الطيور على نطاق واسع لتتبع النسب وتقييم تفاعلات الأنسجة أثناء التطور لما يقرب منقرن من الزمان 1،2،3،4. تم استخدام هذا النظام للتحقيق في مركز الإشارات ، منطقة الأديم الظاهر الجبهي الأنفي (FEZ) ، الذي ينظم تشكل الفك العلوي5 ، وتم نشر مقطع فيديو يصف هذه التقنية سابقا6. بالإضافة إلى كتكوت السمان ، تم استخدام أنواع أخرى لإنتاج الكيميرا لتحليل تفاعلات الأنسجة. على سبيل المثال ، تم زرع الفأر FEZ من النوعالبري 7 والفئرانالطافرة 8 ، واستخدم آخرون أنظمة البط والسمان والكتاكيت لتقييم دور القمة العصبية في تشكيل الهيكل العظمي للوجه9،10،11،12.
في هذا العمل ، تم تقييم دور الدماغ الأمامي في تنظيم نمط التعبير الجيني في المنطقة الاقتصادية الحرة عن طريق زرع الدماغ الأمامي البطني بشكل متبادل بين أجنة السمان والبط والكتاكيت ، لأن إشارة من الدماغ الأمامي مطلوبة للحث على تعبير القنفذ الصوتي في المنطقة الاقتصادية الحرة. عمليات زرع الدماغ الأمامي ليست فريدة من نوعها في هذا المجال. تم استخدام عمليات الزرع هذه لتقييم تطور الحركة في أجنة السمان والبط13 ، على الرغم من أنه في هذه التجارب تم أيضا زرع الأنسجة التي ساهمت في المشتقات غير العصبية. في أعمال أخرى ، تم تقييم الدوائر السمعية في الطيور عن طريق زرع الدماغ الأمامي 14 ، لكن عمليات الزرع هذه احتوت على خلايا قمة عصبية مفترضة ، والتي تساهم في تشكيل الوجه9،10 وتشارك في تنظيم تعبير SHH في FEZ15. ومن ثم ، تم ابتكار نظام لزرع الدماغ الأمامي البطني فقط من نوع واحد من الطيور إلى آخر قبل إغلاق الأنبوب العصبي لتقييم دور الدماغ في شكل الوجه16 (الشكل 1 أ ، ب). كانت هذه الطريقة خالية من تلوث القمة العصبية للكسب غير المشروع. في هذه المقالة ، يتم توضيح الطريقة ووصف النتائج المتوقعة ، ومناقشة التحديات التي تواجهها.
تسمح الطريقة الموصوفة بفحص تفاعلات الأنسجة بين الدماغ الأمامي القاعدي والأديم الظاهر المجاور. يختلف هذا النهج عن طرق زراعة الدماغ الأمامي السابقة ، لأن أنسجة المتبرع كانت مقصورة على الدماغ الأمامي البطني. هذا يلغي زرع خلايا القمة العصبية ، والتي ثبت أنها تشارك في تشكيل مورفولوجيا الوجه<s…
The authors have nothing to disclose.
تم دعم الأبحاث الواردة في هذا المنشور من قبل المعهد الوطني لأبحاث الأسنان والقحف الوجهي التابع للمعاهد الوطنية للصحة تحت أرقام الجوائز R01DE019648 و R01DE018234 و R01DE019638.
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 |