Qui, presentiamo un protocollo introducendo una serie di nuovi esperimenti di ex-ovo e approcci di modellazione fisica per studiare la meccanica della morfogenesi durante primi torsione cervello embrionale di pulcino.
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Articolo metodologico
I ruoli di forze fisiche in anticipo pulcino morfogenesi embrionale di sondaggio
* These authors contributed equally
In questo articolo
Sommario
Abstract
Lo sviluppo embrionale è tradizionalmente studiato dal punto di vista della genetica biomolecolare, ma l'importanza fondamentale della meccanica nella morfogenesi è sempre più riconosciuta. In particolare, il tubo embrionale del pulcino cuore e cervello, che subiscono drastici cambiamenti morfologici come si sviluppano, sono tra i principali candidati per studiare il ruolo delle forze fisiche nella morfogenesi. Progressiva flessione ventrale e torsione verso destra del cervello embrionale tubolare pulcino accadere alle primissime fasi dell'organo-livello sinistra-destra asimmetria nello sviluppo embrionale del pulcino. La membrana vitellina (VM) vincola la parte dorsale dell'embrione ed è stata implicata nel fornire la forza necessaria per indurre torsione di sviluppo del cervello. Qui presentiamo una combinazione di nuovo ex-ovo esperimenti e modelli per identificare i meccanismi di torsione cervello fisici. In fase di Hamburger-Hamilton 11, gli embrioni vengono raccolte e coltivati ex ovo (Media). La macchina virtuale viene successivamente rimosso utilizzando un tubo capillare tirato. Controllando il livello del fluido e sottoporre l'embrione a un'interfaccia liquido-aria, la tensione superficiale liquido dei media può essere utilizzata per sostituire il ruolo meccanico della macchina virtuale. Microchirurgia esperimenti sono stati eseguiti anche per modificare la posizione del cuore per trovare il conseguente cambiamento nella chiralità di torsione cervello. Risultati da questo protocollo illustrano i ruoli fondamentali della meccanica nella morfogenesi di guida.
Introduzione
Ricerca moderna biologia inerente allo sviluppo in gran parte si concentra sullo sviluppo di comprensione dal punto di vista di genetica molecolare1,2,3,4,5,6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13. è noto che fenomeni fisici svolgono un r....
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Protocollo
1. preparazione di terreni di coltura del tessuto
- Utilizzare una bottiglia da 0,5 L dell'Aquila per volta di Dulbecco Medium (DMEM) con glucosio 4,5 g/L, bicarbonato di sodio e L-glutamina come base per i terreni di coltura.
- In una cappa a flusso laminare sterile, aggiungere 10 mL di antibiotici al 0,5 l di DMEM.
- Utilizzando una pipetta sterile, trasferire 50 mL della soluzione di antibiotici DMEM in una provetta conica sterile 50 mL.
- Aggiungere 50 mL di siero di pulcino per la soluzione di antibiotici DMEM rimanente nella bottiglia 0,5 L nella cappa sterile.
- Conservare la soluzione finale (denominata di seguito come t....
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Risultati
In questo studio, la macchina virtuale dell'embrione alle HH11 è stato rimosso dall'estremità anteriore alla flessione toracica. Gli embrioni erano imaged tramite un sistema di OCT. In questa fase, la torsione del tubo del cervello non è avviato (Figura 1A). Dopo essere incubate a HH15-16, embrioni con loro VM rimosso ha esibito riduttrice del cervello tubo torsione, circa 35 gradi (Figura 1B) rispetto per controllare gli embrion.......
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Discussione
Mentre fenomeni fisici giocano un ruolo integrante nella morfogenesi26,27,28,29,30, i meccanismi meccanici specifici, insieme con il coordinamento della meccanica e meccanismi molecolari, rimangono in gran parte inesplorate. È noto che il ventrale flessione e torsione verso destra del cervello primitivo sono due processi centrali che contribuiscono al precoce .......
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Dichiarazioni
Gli autori non dichiarano conflitti di interesse.
Ringraziamenti
Z.C. riconosce il sostegno dal fondo di avvio di Dartmouth e Branco Weiss - Society for Science fellowship, amministrata dal Politecnico federale di Zurigo. Gli autori ringraziano la d. ssa Larry A. Taber, Benjamen A. Filas, Qiaohang Guo e Yunfei Shi per utili discussioni, nonché i revisori anonimi per i commenti. Questo materiale si basa su lavori sostenuta dalla National Science Foundation Graduate Research Fellowship sotto Grant No. DGE-1313911. Opinioni, conclusioni e conclusioni o raccomandazioni espresse in questo materiale sono quelle degli autori (s) e non riflettono necessariamente le opinioni di National Science Foundation.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Fecondato Uova di gallina bianca livornese prive di agenti patogeni | Charles River | ||
| Tomografia ottica | coerente Microscopio Thorlabs | GAN220C1 | |
| Elastomero siliconico | Smooth-On, Inc. | EcoFlex 00-50 | |
| Microscopio da dissezione | Leica | MZ8 | |
| Dulbecco' s Aquila modificata' s Medium (DMEM) | Lonza | 12-604F | |
| Antibiotici | Sigma | P4083 | |
| Siero di pollo | Sigma | C5405 | |
| Estrattore per micropipette | Strumento Sutter Modello | P-30 | |
| Carta da filtro | Whatman | 5202-110 | |
| Soluzione salina tamponata con fosfato (PBS) | Corning | 21-040-CV | |
| Comsol MultiPhysics | Software di computer grafica 3D Comsol | ||
| Rhino 5 | |||
| Microscopio collegato con OCT | Nikon | FN1 | |
| Fotocamera reflex digitale a obiettivo singolo | EOS | Ribelle T3i |
Riferimenti
- Taber, L. A. Biomechanics of Growth, Remodeling, and Morphogenesis. Appl. Mech. Rev. 48, 487-545 (1995).
- Wyczalkowski, M. A., Chen, Z., Filas, B. A., Varner, V. D., Taber, L. A. Computational models for mechanics of morphogenesis. Birth Defects Research Part C - Embryo Today: Reviews. 96, 13....
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Ristampe e permessi
