A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
In Xenopus embryos, cells from the roof of the blastocoel are pluripotent and can be programmed to generate various tissues. Here, we describe protocols to use amphibian blastocoel roof explants as an assay system to investigate key in vivo and in vitro features of early neural development.
Understanding the genetic programs underlying neural development is an important goal of developmental and stem cell biology. In the amphibian blastula, cells from the roof of the blastocoel are pluripotent. These cells can be isolated, and programmed to generate various tissues through manipulation of genes expression or induction by morphogens. In this manuscript protocols are described for the use of Xenopus laevis blastocoel roof explants as an assay system to investigate key in vivo and in vitro features of early neural development. These protocols allow the investigation of fate acquisition, cell migration behaviors, and cell autonomous and non-autonomous properties. The blastocoel roof explants can be cultured in a serum-free defined medium and grafted into host embryos. This transplantation into an embryo allows the investigation of the long-term lineage commitment, the inductive properties, and the behavior of transplanted cells in vivo. These assays can be exploited to investigate molecular mechanisms, cellular processes and gene regulatory networks underlying neural development. In the context of regenerative medicine, these assays provide a means to generate neural-derived cell types in vitro that could be used in drug screening.
يظهر الجهاز العصبي الفقاريات من لوحة العصبية باعتبارها طبقة متجانسة من الخلايا الظهارية العصبية. فهم كيفية يسببها البرامج التنموية، ترميز، وأنشأ خلال الجهوية لوحة العصبية هو، في الوقت الحاضر، وهو هدف رئيسي في البيولوجيا التطورية. مقارنة مع النظم الأخرى، والقيطم الجنين قابلة تجريبيا هو نموذج للاختيار لتحليل الخطوات الأولى من 1،2 تطوير العصبي. فمن السهل الحصول على أعداد كبيرة من الأجنة، والتنمية الخارجية يتيح الوصول إلى الخطوات الأولى لتكون العصيبة 3. تتوفر للتلاعب تجريبيا القيطم المورق (X. المورق) التطور الجنيني العديد من الأدوات. الدقيقة حقن من mRNAs أو morpholinos (MO)، بما في ذلك المنظمات الأعضاء محرض، جنبا إلى جنب مع أدوات البيوكيميائية والدوائية، يسمح السيطرة على زيادة وظيفة (GOF) وفقدان وظيفة (LOF) والتعديل المحدد من مسارات إشارات 4،5. جيش تحرير بلوشستانstocoel سقف الأديم الظاهر، وتقع حول القطب الحيواني من الأريمة أو المعيدة الجنين في وقت مبكر جدا، ويشار إليها باسم "كاب الحيوان" (AC)، هو مصدر الخلايا المحفزة التي يمكن برمجتها من خلال التلاعب في التعبير الجيني قبل إإكسبلنتس الإعداد. في هذه المخطوطة هي بروتوكولات وإجراءات تفصيلية لاستخدام X. إإكسبلنتس المورق AC لاختبار في المختبر والآليات الجزيئية الجسم الحي والعمليات الخلوية تطوير العصبية الكامنة.
ويرد تقنية، مما يتيح مراقبة دقيقة من أنماط التعبير الجيني في القيطم أنبوب الشرغوف العصبية، وهي خطوة أولية في تحديد العظة تقرير المصير. في حين أن مراقبة الأنسجة مسطحة شنت يشيع استخدامها في دراسة افراخ الدجاج 6، أنه لم يتم وصفها بشكل صحيح في القيطم. التلاعب في التعبير الجيني عن طريق حقن مرنا الاصطناعية أو MO في عن Blastomeres من 2 أو 4 أجنة مرحلة الخلية يسمح برمجة ACإإكسبلنتس 4. على سبيل المثال تثبيط مخلق العظام البروتين (BMP) مسار كتبها التعبير عن مكافحة BMP عامل رأس، ويعطي هوية العصبية إلى الخلايا AC 3. هو مفصل بروتوكول لأداء التعرض المحلي والتي تسيطر عليها وقت إإكسبلنتس AC لاشارات خارجية عن طريق الاتصال المباشر مع حبة راتنج تبادل أنيون. أخيرا يوصف تقنية لاختبار الميزات التنموية من الأسلاف العصبية في الجسم الحي بواسطة زرع إإكسبلنتس مختلطة أعد من خلايا متميزة مبرمجة فصلها وإعادة المصاحب.
جنين الضفدع هو نموذج قوي لدراسة مبكرة التطور العصبي الفقاريات. الجمع بين التلاعب في التعبير الجيني ليزدرع الثقافات في المختبر يوفر معلومات هامة في دراسة الجهوية الظهارة العصبية، والانتشار، والتشكل 7-12. برمجة إإكسبلنتس AC سمحت وضع القلب وظيفية خارج الجسم الحي 13،14. الاستخداممن يزدرع تطعيم 15 أدت إلى التعرف على مفتاح النسخي الحد الأدنى من حمل البرنامج التمايز قمة العصبية 16. وintrathalamica المحدد للزونا (ZLI) هو مركز الإشارات التي تفرز القنفذ سونيك (Shh على) للسيطرة على النمو والإقليمي على الدماغ الأمامي الذيلية. عندما تتعرض باستمرار لShh على الخلايا الظهارية العصبية coexpressing عامل الجينات الثلاثة النسخ - باره مثل homeobox 2 (barhl2)، orthodenticle 2 (otx2) والايروكوا-3 (irx3) - الحصول على اثنين من خصائص المقصورة ZLI: اختصاص ل التعبير عن SHH، والقدرة على فصل من الخلايا العصبية لوحة الأمامية. كنظام نموذج، وستعرض تحريض على مصير ZLI إلى خلايا عصبية ظهارية 8.
وتهدف هذه البروتوكولات في توفير بسيطة ورخيصة، وأدوات فعالة لعلماء البيولوجيا التطورية وغيرهم من الباحثين على استكشاف وزارة التعليم الأساسيhanisms للسلوكيات الأساسية الخلية العصبية. هذه البروتوكولات هي متعددة للغاية وتسمح بالتحقيق في طائفة واسعة من الاشارات العصبية تقرير خارجي والجوهرية. ويسمح على المدى الطويل في التحليل المجراة على التزام النسب العصبية والتفاعلات الاستقرائي والسلوكيات الخلية.
تجارب تتوافق مع التنظيم الوطني والأوروبي بشأن حماية الحيوانات المستخدمة لأغراض علمية ومع المبادئ المعمول بها دوليا استبدال، والحد من والصقل.
1. شقة تصاعد من القيطم المورق الضفادع الصغيرة الأمامية العصبية أنبوب بعد الجامع جبل في الموقع التهجين
2. قبعة الحيوانية إإكسبلنتس التعريفي عن طريق الخرز أنيون تبادل راتينج
3. غطاء الحيوان التفكك خلية وإعادة تجميع قبل التطعيم في القيطم المورق Neurula
4. مسمار الحيوان قبعات إإكسبلنتس في لوحة العصبية من X. المورق الأجنة
وبناء على الاعتبارات الشكلية في الأنواع المختلفة، والتلاعب الجنينى، ونمط التعبير عن الجينات التنظيمية، حاصل على النموذج المفاهيمي الذي ينقسم لوحة العصبية إلى عرضية وطولية شرائح التي تحدد شبكة التنموية توليد حقول histogenic متميزة. في لوحة العصبية، وك...
ومدبرة التطور العصبي بواسطة تفاعل معقد بين البرامج التنموية الخلوية وإشارات من الأنسجة المحيطة بها (مراجعة في 3،31،32). نحن هنا وصف مجموعة من البروتوكولات التي يمكن استخدامها في X. المورق الأجنة لاستكشاف خارجي والعوامل الجوهرية التي ينطوي عليها العصبي تقرير...
The authors have nothing to disclose.
The author thanks Hugo Juraver-Geslin, Marion Wassef and Anne Hélène Monsoro-Burq for their help and advice, and the Animal Facility of the Institut Curie. The author thanks Paul Johnson for his editing work on the manuscript. This work was supported by the Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS UMR8197, INSERM U1024) and by grants from the "Association pour la Recherche sur le Cancer" (ARC 4972 and ARC 5115; FRC DOC20120605233 and LABEX Memolife) and the Fondation Pierre Gilles de Gennes (FPGG0039).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Paraformaldehyde | VWR | 20909.290 | Toxic |
anion exchange resin beads | Biorad | 140- 1231 | |
Bovine Serum Albumin | SIGMA | A-7888 | For culture of animal cappH 7.6 |
Gentamycine | GIBCO | 15751-045 | antibiotic |
Bovine Serum Albumin | SIGMA | A7906 | for bead preparation |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved