जल्दी चिकी भ्रूण Morphogenesis में शारीरिक बलों की भूमिकाओं की जांच
Summary
यहां, हम जल्दी चिकी भ्रूण मस्तिष्क मरोड़ के दौरान morphogenesis के यांत्रिकी का अध्ययन करने के लिए नए पूर्व ovo प्रयोगों और शारीरिक मॉडलिंग दृष्टिकोण का एक सेट शुरू करने के लिए एक प्रोटोकॉल पेश करते हैं.
Abstract
भ्रूण का विकास परंपरागत रूप से आणविक आनुवंशिकी के परिप्रेक्ष्य से अध्ययन किया जाता है, लेकिन morphogenesis में यांत्रिकी का मूलभूत महत्व तेजी से पहचाना जा रहा है. विशेष रूप से, भ्रूण चिकी दिल और मस्तिष्क ट्यूब, जो कठोर रूपात्मक परिवर्तन से गुजरना के रूप में वे विकसित, morphogenesis में शारीरिक बलों की भूमिका का अध्ययन करने के लिए प्रधान उंमीदवारों के बीच हैं । प्रगतिशील ventral झुकने और ट्यूबलर भ्रूण चिकी मस्तिष्क की rightward मरोड़ लड़की भ्रूण के विकास में अंग स्तर के बाएं सही विषमता के प्रारंभिक चरण में होता है । vitelline झिल्ली (VM) भ्रूण के पृष्ठीय पक्ष को विवश करती है और विकासशील मस्तिष्क का मरोड़ पैदा करने के लिए आवश्यक बल प्रदान करने में फंसाया गया है । यहाँ हम मस्तिष्क मरोड़ के यांत्रिकी की पहचान करने के लिए नए पूर्व ovo प्रयोगों और शारीरिक मॉडलिंग का एक संयोजन पेश करते हैं । हैमबर्गर पर-हैमिल्टन 11 चरण, भ्रूण काटा और संस्कृति पूर्व ovo (मीडिया में) हैं । VM बाद में एक खींचा केशिका ट्यूब का उपयोग कर निकाला जाता है । तरल पदार्थ के स्तर को नियंत्रित करने और एक तरल पदार्थ हवा अंतरफलक के लिए भ्रूण के अधीन होने से, मीडिया के द्रव सतह तनाव वी एम के यांत्रिक भूमिका को प्रतिस्थापित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । मस्तिष्क मरोड़ के chirality में परिणामी परिवर्तन को खोजने के लिए हृदय की स्थिति को बदलने के लिए Microsurgery प्रयोगों का प्रदर्शन भी किया गया । इस प्रोटोकॉल से परिणाम morphogenesis ड्राइविंग में यांत्रिकी के मौलिक भूमिकाओं वर्णन ।
Introduction
आधुनिक विकासात्मक जीवविज्ञान अनुसंधान मुख्यतः आणविक आनुवंशिकी के परिप्रेक्ष्य से विकास को समझने पर केंद्रित है1,2,3,4,5,6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13. यह ज्ञात है कि भौतिक घटनाएं morphogenesis में केंद्रीय भूमिका निभाती हैं, या फिर जैविक रूप14,15,16,17; हालांकि, विकास के विशिष्ट यांत्रिक तंत्र मोटे तौर पर अध्ययन करते रहते हैं । Ventral flexure और rightward मरोड़ के आदिम मस्तिष्क ट्यूब के बाद हैमबर्गर-हैमिल्टन स्टेज 11 (एचएच 11)18 दो मुख्य प्रक्रियाओं है कि भ्रूण आकृति परिवर्तन19,20के लिए योगदान कर रहे हैं । विशेष रूप से, भ्रूण मस्तिष्क में मरोड़ विकास अंतर्निहित शारीरिक तंत्र को पूरी तरह से समझ में रहता है ।
चिकी भ्रूण में भ्रूण मरोड़ बाएं-दाएं (L-R) के विकास में विषमता की जल्द morphogenetic घटनाओं के बीच है । जब एल आर विषमता की प्रक्रिया परेशान है, तो जन्म दोष जैसे सीटू बनाम, isomerism, या heterotaxia 21हो जाएगा ।
यहां हम एक प्रोटोकॉल है जो पूर्व ovo प्रयोगों22,23 शारीरिक मॉडलिंग के साथ जोड़ती है जल्दी भ्रूण मस्तिष्क विकास के दौरान यांत्रिक बलों की विशेषताएं प्रस्तुत करते हैं । प्रस्तुत विधि का लक्ष्य मस्तिष्क मरोड़ और प्रारंभिक विकास के दौरान मरोड़ की डिग्री को प्रभावित करने वाले कारकों के लिए जिम्मेदार यांत्रिक बलों की पहचान करने के लिए है12. प्रयोगात्मक प्रेक्षण कि vitelline झिल्ली (वीएम) भ्रूण के पृष्ठीय पक्ष विवशता के आधार पर, हम कल्पना की है कि वीएम बल विकासशील मस्तिष्क के मरोड़ पैदा करने के लिए आवश्यक प्रदान करता है । इसलिए, इस विधि में, हम VM कि मस्तिष्क मरोड़ पर प्रभाव को खोजने के लिए ब्रेन क्षेत्र को शामिल किया गया का हिस्सा हटा दिया । इसके अलावा, द्रव सतह तनाव लागू करने की विधि को वी एम के यांत्रिक भूमिका की पुष्टि और मस्तिष्क मरोड़, जो पहले नहीं किया गया था के लिए आवश्यक बल का एक अनुमान प्रदान किया गया था । भ्रूण morphogenesis के दौरान बलों को मापने एक चुनौतीपूर्ण काम है । विशेष रूप से, एक अग्रणी अध्ययन में, Campàs और सह कार्यकर्ता24 एक उपंयास विधि सेलुलर microdroplets इंजेक्शन का उपयोग तनाव यों तो विकसित । फिर भी, इस विधि को सेलुलर स्तर पर बलों को मापने के लिए, इसलिए लागू नहीं ऊतक पर जांच बलों या जीव स्तर सीमित था । इस पत्र में प्रस्तुत प्रोटोकॉल को आंशिक रूप से इस अंतर को भरने के लिए विकसित किया गया था ।
Protocol
Representative Results
Discussion
जबकि शारीरिक घटनाएं morphogenesis26,27,28,29,30, विशिष्ट यांत्रिक तंत्र में एक अभिंन भूमिका निभाते हैं, साथ यांत्रिक और के समंवय के साथ आणविक तंत्र, बड़े पै…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Z.C. डार्टमाउथ प्रारंभमें कोष और Branco Weiss-विज्ञान फैलोशिप, ETH ज्यूरिख द्वारा प्रशासित के लिए सोसायटी से समर्थन स्वीकार करता है । लेखकों ने डीआरएस का शुक्रिया अदा किया । लैरी ए टाबर, Benjamen ए. Filas, Qiaohang गुओ, और उपयोगी चर्चा के लिए Yunfei शि, साथ ही टिप्पणियों के लिए अनाम समीक्षक । यह सामग्री अनुदान नहीं के तहत राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन स्नातक अनुसंधान फैलोशिप द्वारा समर्थित काम पर आधारित है । डीजीई-१३१३९११. किसी भी राय, निष्कर्षों, और निष्कर्ष या सिफारिशों इस सामग्री में व्यक्त लेखकों (ओं) के वे कर रहे है और जरूरी नहीं कि राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन के विचारों को प्रतिबिंबित ।
Materials
| Fertilized Specific pathogen-free White Leghorn chicken eggs | Charles River | ||
| Optical Coherent Tomography Microscope | Thorlabs | GAN220C1 | |
| Silicone elastomer | Smooth-On, Inc. | EcoFlex 00-50 | |
| Dissecting microscope | Leica | MZ8 | |
| Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM) | Lonza | 12-604F | |
| Antibiotics | Sigma | P4083 | |
| Chick serum | Sigma | C5405 | |
| Micropipette puller | Sutter Instrument | Model P-30 | |
| Filter paper | Whatman | 5202-110 | |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Corning | 21-040-CV | |
| Comsol MultiPhysics | Comsol | ||
| 3D computer graphics software | Rhino 5 | ||
| Microscope attached with OCT | Nikon | FN1 | |
| Digital single-lens reflex camera | EOS | Rebel T3i |
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