Approccio in due fasi per esplorare e tardo-fasi iniziali di formazione dell'organo nel modello aviaria: il timo e le ghiandole paratiroidali organogenesi paradigma
Summary
Questo articolo fornisce un approccio aggiornato al sistema classico pollo quaglia chimera di studiare la formazione di organo, combinando romanzo procedure sperimentali in vitro e in ovo .
Abstract
L’embrione aviaria, come modello sperimentale, è stato di fondamentale importanza per le scoperte seminale in biologia dello sviluppo. Tra i diversi approcci, la formazione di quaglia-pollo chimere e l’uso della membrana corio-allantoidea (CAM) per sostenere lo sviluppo di tessuti ectopici risalgono al secolo scorso. Al giorno d’oggi, la combinazione di queste tecniche classiche con recenti metodologie in vitro offre nuove prospettive per esplorare ulteriormente la formazione dell’organo.
Qui descriviamo un approccio in due fasi per studiare e tardo-fasi iniziali dell’organogenesi. Brevemente, la regione embrionale che contiene il territorio presuntivo dell’organo è isolata da embrioni di quaglia e coltivati in vitro in un sistema organotipiche (fino a 48 ore). Tessuti coltivati vengono innestate sulla CAM di un embrione di pollo. Dopo 10 giorni di sviluppo in ovo , organi completamente formati sono ottenuti da tessuti innestati. Questo metodo consente anche la modulazione delle vie di segnalazione dell’amministrazione regolare di agenti farmacologici e manipolazione genetica dei tessuti durante fasi inerenti allo sviluppo in vitro e in ovo . Inoltre, lo sviluppo di tessuti possa essere raccolti presso qualsiasi intervallo di tempo per analizzare il loro profilo di espressione genica (mediante PCR quantitativa (qPCR), microarrays, ecc.) e la morfologia (valutato con immunochimica e istologia convenzionale).
La procedura sperimentale descritta utilizzabile come strumento per seguire la formazione dell’organo di fuori dell’embrione aviaria, dalle prime fasi dell’organogenesi a completamente formate di organi funzionali.
Introduction
Embrioni aviari sono stati ampiamente utilizzati negli studi di biologia dello sviluppo seminale. I principali vantaggi del modello aviaria includono la possibilità di aprire l’uovo, l’accesso relativamente facile per l’embrione e la possibilità di eseguire micromanipolazione. Alcuni esempi comprendono il sistema classico pollo quaglia chimera per lo studio delle cellule destino1, applicazione di specifici fattori di crescita per l’ embrione2e la crescita di strutture cellulari ectopici in CAM1,3, 4.
Per ottenere nuove intuizioni distinte fasi di formazione dell’organo, recentemente abbiamo sviluppato un metodo che combina le tecniche di innesto con la manipolazione in vitro di tessuti embrionali5. L’approccio in due fasi consente la discriminazione e l’esplorazione di entrambi – e tardo-fasi iniziali dell’organogenesi, che spesso sono limitate a causa di interazioni altamente dinamico e complesso tessuto2. Inoltre, la mancanza di idonei indicatori di tessuto-specifici spesso limita l’uso di organismi geneticamente modificati6modelli animali. Questo nuovo metodo dell’approccio in due fasi supera di gran lunga tali limitazioni.
Per studiare le prime fasi di formazione di organo, nel primo passaggio, territorio embrionali quaglia comprendente il rudimento di organo prospettico è isolato e coltivato in un sistema in vitro organotipiche per 48 h. Durante questo periodo, la modulazione farmacologica di specifiche vie di segnalazione può essere eseguita con l’aggiunta di farmaci per il terreno di coltura5,7. Inoltre, i tessuti coltivati possono essere raccolti in qualsiasi fase della crescita in vitro e sondati per espressione genica (utilizzando metodi quali qPCR, microarrays, ecc.).
Nel secondo passaggio, 48 h-coltivati tessuti sono poi innestate sulla CAM di un embrione di pollo (c) al giorno embrionale (E) 8 (cE8) (Hamburger e Hamilton (HH)-fasi 33-35)8. La camma si comporta come un fornitore vascolare di sostanze nutritive e permette gas scambi1,3,4 ai tessuti innestati abilitazione relativo sviluppo in ovo per lunghi periodi di tempo. Questa fase sperimentale è particolarmente adatta per studiare fasi ritardate di organogenesi, come organi completamente formati possono essere ottenuti dopo 10 giorni di ovo sviluppo5,9,10,11 . Analisi morfologica viene facilmente eseguita dall’istologia convenzionale per confermare formazione adeguato organo e origine del donatore di cellule possa essere identificati mediante immunoistochimica utilizzando anticorpi specie-specifici (cioè, MAb Quaglia perinucleare (QCPN)). Durante il periodo di incubazione di CAM, innesti possono anche essere sviluppati in presenza di agenti farmacologici e raccolti in qualsiasi fase di sviluppo per valutare la progressione dell’organogenesi.
L’approccio in due fasi, descritta qui in profondità, è già stata impiegata in Figueiredo et al. 5 per esplorare lo sviluppo di primordio aviaria paratiroidale/timo comune. Di conseguenza, di seguito saranno presentate le peculiarità intrinseche dei territori embrionali e fasi di sviluppo partecipano l’organogenesi del timo e le ghiandole paratiroidali.
Il timo e le ghiandole paratiroidali epiteli, anche se funzionalmente distinte, derivano dall’endoderma dei sacchetti pharyngeal (PP)12. In aviaria, gli epiteli di questi organi provengono dal terzo e quarto PP endoderma (3/4PP)12, mentre nei mammiferi l’epitelio timico deriva dal 3PP e l’epitelio delle ghiandole paratiroidali deriva dal 3PP e 3/4PP nel topo e umano, rispettivamente di13,14.
Una delle prime fasi nella formazione di questi organi è l’emergere di timo discreto e paratiroidale domini nel primordio comune. In pollo, questi domini possono essere identificati di ibridazione in situ , con marcatori molecolari specifici, E4.515. Come procede lo sviluppo, questi rudimenti di organo individuare e separano dalla faringe, mentre una sottile capsula mesenchymal, formata da cellule derivate dalla cresta neurale, li circonda (a E5; HH-stage 27). In seguito l’epitelio timico è colonizzato da cellule progenitrici ematopoietiche (presso E6.5; HH-stage 30)12.
Come in studi classici di quaglia-pollo1,12, l’approccio in due fasi è particolarmente utile per studiare la formazione degli organi ematopoietici/linfoidi, vale a dire il timo5. Come la quaglia explant, con il rudimento dell’organo, si innesta nell’embrione di pollo prima della colonizzazione delle cellule progenitrici ematopoietiche, timo chimerico è formata con pollo ematica del progenitor una controparte epiteliali timiche quaglia di infiltrazione. Questo metodo è, pertanto, uno strumento utile per esplorare il contributo delle cellule ematopoietiche nello sviluppo del sistema emato/linfoide aviaria.
Protocol
Representative Results
Discussion
Un aspetto cruciale per il successo di questo metodo è la qualità del pollo e quaglia uova. Considerando i periodi di incubazione lungo, particolarmente durante il dosaggio in ovo , una buona qualità di uova di gallina migliora la redditività prezzi (fino al 90%) entro la fine della procedura. Per raggiungere questo obiettivo, test di uova provenienti da fornitori diversi. Incubare uova unmanipulated per lunghi periodi (fino a 16-17 giorni) e controllare il loro sviluppo. Per essere considerato un batch di b…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori sono grati a António Cidadão, Isabel Alcobia e Leonor Parreira per la lettura critica del manoscritto, a Padma Akkapeddi per video narrazione, e a Vitor Proa dal servizio istologia dell’Instituto de Histologia e fare Biologia Desenvolvimento, Faculdade de Medicina de Lisboa, Universidade de Lisboa, per il supporto tecnico. Siamo particolarmente grati a Paulo Caeiro e Hugo Silva dalla Unidade de audiovisuais (unità audiovisivi), Faculdade de Medicina de Lisboa, Universidade de Lisboa per il loro eccezionale impegno alla produzione di questo video. Riconosciamo Leica Microsystems per gentilmente fornire uno stereoscopio equipaggiato con sistema video e a Interaves – Sociedade Agro-Pecuária, s. a per aver contribuito con Quaglia fecondate le uova. Questo lavoro è stato supportato da Faculdade de Medicina de Lisboa, Universidade de Lisboa (FMUL).
Materials
| Chicken fertilized eggs (Gallus gallus) | Pintobar, Portugal | Poultry farm | |
| Quail fertilized eggs (Coturnix coturnix) | Interaves, Portugal | Bird farm | |
| 15 mL PP centrifuge tubes | Corning | 430052 | |
| 50 mL PP centrifuge tubes | Corning | 430290 | |
| 60 x 20 mm pyrex dishes | Duran group | 21 755 41 | |
| 100 x 20 mm pyrex dishes | Duran group | 21 755 48 | |
| Polycarbonate Membrane Insert | Corning | 3412 | 24 mm transwell with 0.4 mm Pore Polycarbonate Membrane Insert |
| Membrane filter | Millipore | DTTP01300 | 0.6 mm Isopore membrane filter |
| 6-well culture plates | Nunc, Thermo Fisher Scientific | 140675 | |
| Petri dish, 35 x 10 mm | Sigma-Aldrich | P5112 | |
| Pyrex bowls | from supermarket | ||
| Transfer pipettes | Samco Scientific, Thermo Fisher Scientific | 2041S | 2 mL plastic pipet |
| Glass pasteur pipette | normax | 5426015 | |
| Whatman qualitative filter paper | Sigma-Aldrich | WHA1001090 | Filter paper |
| Clear plastic tape | from supermarket | ||
| Cytokeratin (pan; acidic and basic, type I and II cytokeratins), clone Lu-5 | BMA Biomedicals | T-1302 | |
| Cyclopamine hydrate | Sigma-Aldrich | C4116 | Pharmacological inhibitor of Hh signalling |
| Fetal Bovine Serum | Invitrogen, Thermo Fisher Scientific | Standart FBS | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | |
| Penicillin-Streptomycin | Invitrogen, Thermo Fisher Scientific | 15140-122 | |
| Phosphate-Buffered Saline (PBS) | GIBCO, Thermo Fisher Scientific | 10010023 | |
| QCPN antibody | Developmental Studies Hybridoma Bank | QCPN | |
| RPMI 1640 Medium, GlutaMAX Supplement | GIBCO, Thermo Fisher Scientific | 61870010 | |
| Bluesil RTV141A/B Silicone Elastomer 1.1Kg Kit | ELKEM/Silmid | RH141001KG | To prepare the back base for petri dish |
| Stemolecule LY411575 | Stemgent | 04-0054 | Pharmacological inhibitor of Notch signalling |
| TRIzol Reagent | Invitrogen, Thermo Fisher Scientific | 15596026 | Reagent for total RNA isolation |
| Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 11251-30 | Thin forceps |
| Extra fine Bonn scissors, curved | Fine Science Tools | 14085-08 | Curved scissors |
| Insect pins | Fine Science Tools | 26001-30 | |
| Micro spatula | Fine Science Tools | 10087-12 | Transplantation spoon |
| Minutien Pins | Fine Science Tools | 26002-20 | Microscalpel |
| Moria Nickel Plated Pin Holder | Fine Science Tools | 26016-12 | Holder |
| Moria Perforated Spoon | Fine Science Tools | 10370-17 | Skimmer |
| Wecker Eye Scissor | Fine Science Tools | 15010-11 | |
| Camera | Leica Microsystems | MC170 HD | |
| Stereoscope | Leica Microsystems | Leica M80 | |
| Microscope | Leica Microsystems | DM2500 |
Referências
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