Method Article
العقدة ولوحة نوتوتشوردال عابرة يشير المنظمون في وضع الماوس الأجنة التي يمكن تصور استخدام العديد من التقنيات. هنا، نحن تصف بالتفصيل كيفية تنفيذ اثنين من التقنيات لدراسة هيكل و morphogenesis: 1) المسح الضوئي المجهر الإلكتروني (SEM)؛ و 2) جبل كاملة الفلورة (ومف).
الماوس بعد زرع الجنين يخضع لتغيرات رئيسية الشكل بعد بدء جاستروليشن و morphogenesis. تشكيل المنظمون عابر، بعقدة ولوحة نوتوتشوردال، ومن الخلايا التي مرت من خلال الانتصارات البدائية هو السمة مميزة ل morphogenesis. تشكيل هذه المراكز إرسال الإشارات المناسبة أمر ضروري لتطوير خطة الهيئة وتقنيات لتصور لهم ذات أهمية عالية لعلماء الأحياء التنموي الماوس. تكمن العقدة ولوحة نوتوتشوردال على السطح البطني لاجنة الفأر جاسترولاتينج حول يوم الجنينية (ه) 7.5 من التنمية. العقدة هو بنية على شكل كأس الخلايا التي تمتلك مفردة مرهف هدب كل. تعريب سوبسيلولار السليم وتناوب أهداب في الحفرة عقده يحدد عدم التماثل في اليسار واليمين. كما تمتلك الخلايا لوحة نوتوتشوردال أهداب واحد أن كان أقصر من تلك الخلايا العقدة. وتشكل لوحة نوتوتشوردال نوتوتشورد الذي يعمل كمنظم إشارات هامة سوميتوجينيسيس والزخرفة العصبية. نظراً لأن خلايا العقدة ولوحة نوتوتشوردال موجودة عابر على السطح، وتمتلك أهداب، يمكن تصور استخدام المسح الضوئي المجهر الإلكتروني (SEM). من بين التقنيات الأخرى المستخدمة لتصور هذه الهياكل على المستوى الخلوي هو جبل كاملة الفلورة (ومف) باستخدام الأجسام المضادة ضد البروتينات التي يتم التعبير عنها عاليا في العقدة ولوحة نوتوتشوردال. في هذا التقرير، تصف نحن لدينا البروتوكولات الأمثل لأداء ومف العقدة ولوحة نوتوتشوردال ووزارة شؤون المرأة في وضع الماوس الأجنة للمساعدة في تقييم منظمة الخلوية في البرية من نوع وشكل الأنسجة والأجنة gastrulation المسخ.
جاستروليشن وحركات morphogenetic المصاحبة حاسمة بالنسبة لتشكيل الجنين الماوس1. التغييرات في الشكل الخلوية والمنظمة خلال morphogenesis إملاء المعلومات الموضعية لتنظيم مصير الخلية وتسمح أيضا مسارات الإشارات التي تلت ذلك بدقة أداء مهامهم لتنويع الطبقات الجرثومية تشكل حديثا1. تشكيل تنظيم هياكل عابرة، ويشير إلى مراكز مثل العقدة و notochord أمر ضروري لتنفيذ برنامج إنمائي2. علماء الأحياء التنموي قد استخدمت مجموعة متنوعة من التقنيات لدراسة morphogenesis لهذه الهياكل، وأبرزها وهو استخدام الصحفيين الخلوية ويعيش السابقين فيفو التصوير لمتابعة الديناميات في السلوك الخلوية وسوبسيلولار2 ،،من34. وفي هذا التقرير، علينا أن نركز على وصف تفاصيل لدينا البروتوكولات الأمثل لاثنين من هذه التقنيات: المسح الضوئي المجهر الإلكتروني (SEM) وجبل كاملة الفلورة (وميف)، التي كانت ولا تزال مفيدة في دراسة morphogenesis العقدة ولوحة نوتوتشوردال، تمهيدا نوتوتشورد.
العقدة الجنينية الماوس هو كوب على شكل دمعة الخلايا الموجودة على السطح البطني للجنين الماوس حولها وقت مبكر للمراحل المتأخرة من إضعاف رئيس خلال gastrulation و morphogenesis (يوم الجنينية، E7.5 E8)،،من25 6،7. لوحة نوتوتشوردال شكلياً ينبع الأسفل من العقدة3. كل خلية في العقدة ولوحة نوتوتشوردال يتسم هدب واحد أن يبرز إلى الخارج، وهو أطول في خلايا العقدة ولكن طوله يختلف مع مرحلة النمو2. ثبت تناوب أهداب في الحفرة عقده هامة للإشارات التي تحدد عدم التماثل في اليسار واليمين4. لوحة نوتوتشوردال هو مقدمة نوتوتشورد، مما يشير إلى مركز مهم للزخرفة somites المتاخمة و الأنبوب العصبي السطحية3.
وبسبب سمات الموقع (السطح) والشكل (كأس) وتمتلك هياكل متميزة الخلوي الخارجي (أهداب)، استخدمت وزارة شؤون المرأة تقليديا لتصور عقده ولوحة نوتوتشوردال ودراسة عن تكوين وهيكل2، 7-وزارة شؤون المرأة ويستخدم أيضا دراسة التغيرات في هيكل العقدة نفسها أو أهداب على خلاياه في الطفرات التي تؤثر في جاستروليشن، morphogenesis، فضلا عن أهداب تشكيل8،،من910. ووزارة شؤون المرأة هو أسلوب الذي يستخدم تركيز شعاع الإلكترونات باستجواب أولتراستروكتوري الطوبوغرافية للسطح الخارجي لمواد مثل العينات البيولوجية11. العينة هي عادة ثابتة والمجففة وثم الرش المغلفة مع المعادن لمراقبة تحت مجهر الإلكترون المسح كما يصف لنا في الخطوة 1.
ومف أسلوب المصبوغة لتصور منتجات الجينات، مثل البروتينات، في ثلاثة أبعاد (3D). وميف أنسجة أو أجهزة أو الكائنات كلها حتى يوفر المعلومات المكانية حول التوزيع الإشارات وشكل هيكل الناتج في 3D. يستند الأسلوب تحديد العينة ثم تلوين أنه مع يصرف الفلورسنت. ماوس الأجنة ~ E7.5 صغيرة وشفافة وذلك مثالية للبروتوكولات ومف تصور عقده ولوحة نوتوتشوردال. على سبيل المثال، عامل النسخ وأعرب عن بارتشيوري (T) في نواة لعقدة ولوحة نوتوتشوردال، وإلى حد أقل في الانتصارات البدائية، حول E7.5-E8 من التنمية الجنينية وحسن الأجسام المضادة للعامل ضد تي قبل وميف تجارياً المتاحة وإجراء المصبوغة الممكنة. خلايا العقدة ولوحة نوتوتشوردال تتميز أيضا بالأسطح قمي مقيدة، التي تواجه الخارج وهكذا يمكن ملطخة فالويدين fluorescence مترافق لمارك واكتين في التفجرات قمي. باستخدام هذه الكواشف كأمثلة، يوفر الجمع بين T وواو-أكتين تلطيخ ومف تمثيل العقدة ولوحة نوتوتشوردال في 3D في جاسترولاتينج الماوس الأجنة كما نبدي في الخطوة 2 8. ومع ذلك، يمكن استخدامها علامات أهداب، مثل ARL13B أو توبولين أسيتيلاتيد، فضلا عن علامات أخرى لعقدة ولوحة نوتوتشوردال، مثل FOXA2، أيضا أداء ومف على وضع الماوس الأجنة3،4.
وقد أظهرنا أن بروتين سترياتين-التفاعل 1 (STRIP1) ضروري ل gastrulation العادي و morphogenesis في جنين الفأر8. STRIP1 هو عنصر أساسي من التفاعل سترياتين فوسفاتاسيس ومجمعات مؤنزم (ستريباك)، التي تورطت في أكتين cytoskeleton المنظمة8،12نحن وآخرون. عيب رئيسي في الأجنة متحولة Strip1 في تشكيل mesoderm المحوري (العقدة ولوحة نوتوتشوردال)، وامتداد للمحور الخلفي أنتيرو الجسم. أننا استخدمنا ومف ووزارة شؤون المرأة لتحليل العقدة ولوحة نوتوتشوردال في البرية من نوع (WT) والأجنة Strip1 متحولة كما نعرض في نتائج الممثل والأرقام المقابلة.
جميع التجارب التي تشمل التجارب على الحيوانات بموافقة السلطات المسؤولة في شمال الراين وستفاليا (لانوف-NRW).
1-فحص المجهر الإلكتروني للعقدة الجنينية الماوس
2-كاملة الفلورة جبل العقدة الماوس ولوحة نوتوتشوردال
من أجل بحث تشكيل العقدة في الأجنة متحولة WT و Strip1 في ~ E7.5، استخدمنا SEM كما هو موضح في الخطوة 1 وهو مبين في الشكل 18. تفاصيل الطبولوجيا خارج استخدام SEM ultrastructural كانت مفيدة جداً، وكان من الواضح فورا أن الأجنة المسخ كان خلافا للعقدة على شكل حفرة في وزن الأجنة، عقده مسطح وغير النظامية. وأظهرت أعلى التكبير من الأجنة أهداب مميزة في خلايا العقدة التي حددت لهم لا لبس فيه. قد يكون الظاهر أقل كثافة من أهداب في المسخ يعزى إلى فقدان الهيكل حفرة العقدة وانحناء أو عددا أقل من خلايا العقدة. لوحة نوتوتشوردال الذي يظهر المنبثقة من العقدة كان أيضا غير النظامية في الأجنة المسخ. وكانت شخصية مع أهداب أقصر. ولذلك، من المهم SEM تكشف عيوب morphogenesis العقدة في طفرات Strip1 8. كما أننا استخدمنا وزارة شؤون المرأة في الدراسات السابقة لإظهار عدم وجود أهداب في العقدة الجنينية طفرات التي تفتقر إلى centrioles، التي تقدم القالب لأهداب9.
دراسة العيوب تشكيل mesoderm المحوري في الأجنة Strip1 المسخ على المستوى الخلوي، استخدمنا ومف كما هو موضح في الخطوة 2 وهو مبين في الشكل 2. باستخدام هذا الأسلوب، بعقدة ولوحة نوتوتشوردال بسهولة حددت واكتين وتلطيخ T. العقدة WT ولوحة نوتوتشوردال الخلايا يكون مقيدة المجالات قمي حيث اثريت واكتين، وتلطيخ تي النووية كان واضحا. لوحة نوتوتشوردال الموسعة روسترالي في الوزن ولكن كانت قصيرة وغير النظامية في المسخ. وأظهرت البيانات أن المنظمة أكتين و غير طبيعي في الطبقات الجرثومية مختلفة من الأجنة متحولة بما في ذلك mesoderm محوري8. وهكذا، ومف كان مفيداً لدراسة العيوب في العقدة وتشكيل لوحة نوتوتشوردال في Strip1 الأجنة المسخ.
الشكل 1 . المسح الضوئي المجهر الإلكتروني يكشف العيوب في morphogenesis العقدة في الأجنة الماوس متحولة Strip1 . (أعلى) وزارة شؤون المرأة تحليلات WT و Strip1 متحولة البطني الجنينية العقد ولوحات نوتوتشوردال (نوتو)8. ويرد مثال لصورة تضخم منخفضة جنينا WT على اليسار. (أسفل) تكبير أعلى من مركز العقد سيظهر في أعلى كشف مونوسيليا طويلة إسقاط من خلايا العقدة. أمامي أعلى في كل اللوحات. تغيير حجم أشرطة: 30 ميكرومتر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 2 . جبل كاملة الفلورة ويبين العقدة غير طبيعي ولوحة نوتوتشوردال على المستوى الخلوي في الأجنة متحولة Strip1 . (أعلى) البطني عرض ثلاثي الأبعاد (برنامج فولوسيتي) ومف على الأجنة متحولة WT و Strip1 باستخدام مزيج من فالويدين fluorescence مترافق (F-أكتين، أحمر) وتلطيخ جسم (الأخضر) T. (أسفل) المزيد من الأمثلة لتلطيخ هو مبين أعلاه مع التركيز على العقدة مع تكبير أعلى، بما في ذلك DAPI. أمامي أعلى في كل اللوحات. تغيير حجم أشرطة: 30 ميكرومتر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
في هذا العمل، نحن لشرح كيفية أداء أمانة شؤون المرأة، ومف تصور العقدة الجنينية الماوس ولوحة نوتوتشوردال. صغر حجم الأجنة الماوس جاسترولاتينج ~ E7.5 ووجود هذه الهياكل على السطح تجعلها مثالية لدراسة استخدام تقنيات وصف2،،من78. توافر أجسام جيدة، مثل علامات T واهداب، يعطي معلومات ثلاثية الأبعاد ممتازة استخدام ومف على هيكل وتنظيم وتشكيل هذه المنظمين الجنينية الأساسية8.
لأن عائدات التنمية الجنينية الماوس بوتيرة سريعة جداً، وعقده ولوحة نوتوتشوردال موجودة فقط عابر على السطح للجنين، توقيت أمر ضروري لنجاح هذه التجارب2،3. على سبيل المثال، الأجنة سميط 2-4 جيدة لتحليل SEM من حفرة العقدة ناضجة بأهداب طويلة. في الأجنة كثيرا في وقت سابق أو لاحق (على سبيل المثال، ح 12 قبل أو بعد)، قد لا تكون العقدة الحالية على السطح. ومف قليلاً أكثر مرونة في هذا الصدد ولكن الهياكل نفسها أيضا عابرة أثناء التطوير والتوقيت يعتمد في هذه الحالة على المصالح الباحثين.
نقاء الكواشف أمر ضروري لنجاح هذه التقنيات، لا سيما في التدقيق في أولتراستروكتوري بشوائب صغيرة sem. أن تتمسك بالأجنة وعادة ما يسفر عن التحف الضخمة.
لدينا اختبار اثنين من أساليب مختلفة لتثبيت الجنين لوزارة شؤون المرأة واحد باستخدام مثبت نصف كارنوفسكي (2.5 ٪ glutaraldehyde، المخزن كاكوديلاتي بارافورمالدهيد و 0.1 M 2%) وأبسط 2.5 ٪ glutaraldehyde في برنامج تلفزيوني 1 x. نحن نفضل استخدام glutaraldehyde وبرنامج تلفزيوني مثبت كما هو موضح في الخطوة 1، ومع ذلك، نحن وآخرون أيضا استخدمت مثبت في كارنوفسكي نصف بنجاح لوزارة شؤون المرأة.
لدينا أيضا مقارنة طريقتين لتجفيف الأجنة لوزارة شؤون المرأة، والعثور على أي اختلاف في نوعية العينة باستخدام نقطة حرجة مجفف أو همدس كما هو موضح في الخطوة 1 وذكرت في مكان آخر من14.
لخطوة 2، نحن اختبار التضمين الأجنة بعد خطوات الغسيل النهائي في 1% [اغروس] منخفضة ذوبان محمل على طبق أسفل زجاج 35 ملم وثم تحتل المرتبة الأولى مع ~ 10 ميليلتر من تصاعد المتوسطة. يعمل هذا الأسلوب التضمين ويحافظ على هيكل ثلاثي الأبعاد الأصلية للجنين والهياكل المرتبطة بها؛ مع ذلك، مطلوب مجهر مولتيفوتون صورة العينة لأنه لا يمكن التوصل إلى مجهر عادية [كنفوكل] كبالغ إلى أجنة سليمة (~ 1 مم).
ونحن نعتقد أن استخدام هذه التقنيات اثنين يعطي معلومات تكميلية عن بنية العقدة ولوحة نوتوتشوردال خلال التطور الطبيعي وفي المسوخ التي تظهر العيوب في تشكيل هذه الهياكل.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
غبطة معتمد من قبل بدء التمويل من كلية الطب و SFB829 من جامعة كولونيا. C.X. معتمد من قبل DFG منح با 5810/1-1. نود أن نشكر "مرافق التصوير" في مركز أبحاث سكاد والنصب التذكاري مركز سلون كيترينج للسرطان (نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية). ونحن نشكر خواكين غريغو-بيسا (الإسبانية المركز الوطني "أبحاث القلب والأوعية الدموية"، مدريد، إسبانيا) لبصيرته في تصاعد الأجنة ومف.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1,1,1,3,3,3 Hexamethyldisilazane (HMDS) | Carl Roth | 3840 | |
Anti-T antibody | R&D Systems | AF2058 | |
Critical Point Dryer | Blazers Union | CPD 020 | |
DAPI | AppliChem | A4099,0005 | |
Glutardialdehyde solution 25% | Merck | 1042390250 | |
Triton X-100 | Sigma Aldrich | X100-100ML | |
Tween 20 | AppliChem | A4974,0500 | |
SEM coating unit PS3 | Agar Aids for Electron Microscopy | PS3 | |
SEM microscope Quantum FEG 250 | ThermoFisher Scientific (FEI) | Quantum FEG 250 |
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