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Method Article
Ein Ansatz zur Analyse von Migration und schließlich das Schicksal der aviären Neuralleistenzellen in Wachtel-Küken chimären Embryos beschrieben wird. Diese Methode ist eine einfache und unkomplizierte Technik zum Aufspüren Neuralleistenzellen während der Migration und Differenzierung, die sonst schwer zu unmanipulierten innerhalb eines Hühnerembryo zu unterscheiden sind.
Vogelembryonen bieten eine einzigartige Plattform für die Erforschung von vielen Wirbeltieren Entwicklungsprozesse durch die gute Anbindung der Embryonen im Ei. Chimäre Vogelembryonen, in denen Wachteln Spendergewebe in einen Hühnerembryo in ovo transplantiert wird, verbinden die Kraft der unauslöschliche genetische Markierung von Zellpopulationen mit der einfachen Handhabung durch den Vogelembryo vorgestellt.
Wachtel-Küken Chimären sind ein klassisches Instrument zur Nachverfolgung von wandernden Neuralleistenzellen (NCC) 1-3. NCCs sind eine vorübergehende wandernden Population von Zellen im Embryo, die im dorsalen Bereich der Entwicklung von neuronalen Rohr 4 stammen. Sie durchlaufen eine epitheliale zu mesenchymale Transition und in der Folge auch auf andere Regionen des Embryos, wo sie sich unterscheiden in verschiedene Zelltypen, einschließlich Knorpel 5-13, Melanozyten 11,14-20, 21-32 Neuronen und Glia zu migrieren. NCCs sind multipotente, und ihr Schicksal ist beeinbeeinflusst durch 1) die Region des Neuralrohrs in dem sie ihren Ursprung entlang der rostro-caudale Achse des Embryos 11,33-37, 2) Signale von benachbarten Zellen, wie sie 38 bis 44 zu migrieren, und 3) der Mikroumgebung ihre ultimative Ziel innerhalb des Embryos 45,46. Tracing diese Zellen von ihrem Entstehungsort im Neuralrohr, um ihre endgültige Position und Schicksal innerhalb des Embryos, liefert wichtige Einblicke in die Entwicklungsprozesse, die Musterbildung und Organogenese zu regulieren.
Die Transplantation von komplementären Regionen der Spender Neuralrohr (homotop Transplantation) oder verschiedenen Regionen des Spenders Neuralrohr (heterotope Transplantation) kann zeigen Unterschiede in der Pre-Spezifikation von NCCs entlang der rostro-caudale Achse 2,47. Diese Technik kann angepasst werden, um eine einseitige Kammer des Neuralrohrs, so dass eine Seite von Spendergewebe abgeleitet transplantiert, und die Gegenseite Reste in der ungestörten Wirtsembryo, yiElding eine interne Kontrolle innerhalb der gleichen Probe 2,47. Es kann auch für die Transplantation von Gehirn-Segmente in späteren Embryonen angepasst werden, nachdem HH10, wenn die vordere Neuralrohr 47 geschlossen ist.
Hier berichten wir über Techniken zur Erzeugung von Wachtel-Küken Chimären über Neuralrohr Transplantation, die für die Rückverfolgung der wandernden NCCs aus einer diskreten Segment des Neuralrohrs ableiten lassen. Artspezifische Etikettierung der Spender stammenden Zellen mit dem Wachtel-spezifische Antikörper QCPN 48-56 erlaubt dem Forscher, Spender-und Wirtszellen bei der experimentellen Endpunkt unterscheiden. Diese Technik ist einfach, kostengünstig und hat viele Anwendungen, einschließlich Schicksal-Mapping, Zelllinie Rückverfolgung und Identifizierung von Pre-Events Musterbildung entlang der rostro-kaudalen Achse 45. Wegen der Leichtigkeit des Zugangs zu den Vogelembryo, kann die Wachtel-Küken-Graft-Technik mit anderen Manipulationen, auch kombiniert werden, aber nicht auf die Linse Ablation 4 begrenzt0, Injektion von inhibitorischen Moleküle 57,58, oder genetische Manipulation mittels Elektroporation von Expressionsplasmiden 59-61, um die Reaktion des bestimmten wandernden Ströme von NCCs auf Störungen in der embryonalen Entwicklung Programm zu identifizieren. Darüber hinaus kann diese Pfropfen Technik auch verwendet, um andere interspezifische chimären Embryonen wie Wachtel-Enten-Chimären zu erzeugen, um NCC Beitrag zur kraniofazialen Morphogenese, oder Maus-Chimären-Küken, die Macht der Maus-Genetik mit der Leichtigkeit der Manipulation des Vogelembryo kombinieren studieren werden . 62
1. Inkubieren Küken und Wachteleier auf die gewünschte Stufe
Für HH9 Embryonen, reichen typische Inkubationszeit von 29 bis 33 Stunden bei 38 ° C 63
2. Bereiten Sie Eier für Fenstertechnik und Dissektion
3. Bereiten Sie die Wirtsembryo, um das Transplantat empfangen
4. Bereiten Sie die Spendertransplantat Gewebe
5. Graft das Gewebe
6. Bereiten chimären Embryonen zum Schneiden
Verfolgen Sie die transplantierten Gewebes innerhalb der Wirtsembryo. Es gibt verschiedene Techniken zur Identifizierung von Wachtel Gewebe innerhalb eines Hühnerembryo, einschließlich der Erkennung von Wachtel Nucleoli durch Hämatoxylin-Färbung (Wachtel Kerne haben sehr große, dunklere Färbung als Einschlüsse chick Kerne), der Feulgen-Reaktion Rossenbeck, Acridin-orange oder biz-benzamid Fleck kombiniert mit der Elektronenmikroskopie, oder Immunomarkierung für Wachtel-spezifische Antigene 3,47,65,66. Hier verwenden wir QCPN Antigen und Standard-whole-mount oder Abschnitt Immunfluoreszenztechniken zu Wachtel Neuralleistenzellen in Wachtel-Küken Chimären (Abbildung 4) zu identifizieren. Diese Technik bietet die größte Flexibilität im experimentellen Design, die QCPN Immunfluoreszenz können auch mit anderen Antikörper kombiniert werden, um differenzierte Zellen vom Spender (Wachteln) Gewebe gewonnen identifizieren. Verwenden Sie StandaRD whole-mount oder Abschnitt Immunfluoreszenztechniken auf Wachtel-abgeleiteten Zellen in Chimären zu beschriften.
7. Repräsentative Ergebnisse
Ein repräsentatives Bild des gepfropften Region des Neuralrohrs nach 6h der Re-Inkubation (bis HH11) zeigt, erwartet Einverleibung des gepfropften Spender (Wachtel) Gewebe in den Wirt (Küken) Neuralrohr (Abbildung 4A). Embryonen zeigt unvollständige Integration des Transplantats, oder asymmetrische Entwicklung der Oberkopf oder Somiten nach reincubation sollte verworfen werden.
Querschnitt durch den gepfropften Region anzeigen HH11 NCCs mit HNK-1-Migration in seitlicher Richtung vom Neuralrohr bezeichnet. Wachtel Zellen, die zur der NCC Migrationsstrom, und das Neuralrohr, sind eindeutig mit QCPN (4B) markiert.
In späteren Stadien kann Wachtel NCC-abgeleiteten Zellen bis zu ihrer endgültigen Zielgewebe zurückgeführt werden. QCPN markierten Zellen werden im Hühnerembryo Mesenchym durchsetztdes Oberkiefer-Prozess bei E5 (4C).
Die QCPN Antikörper können leicht mit anderen Antikörpern kombiniert werden, um die Differenzierung der Wachtel-derived NCCs in der Host-Umgebung zu untersuchen. Wachtel NCC-abgeleiteten Trigeminus sensorischen Neuronen durch QCPN und Tuj1 Antikörper (4D) markiert.
Abbildung 1. Übersicht über die experimentellen Verfahren und Instrumente notwendig. A) Moderator (Küken) und Spender (Wachtel) Embryonen dürfen Bühne abgestimmt. Um die NCC-Stream, die dem Trigeminus-Ganglion, Kiefer-und Unterkiefer-Region trägt zu beschriften, ist HH9 ideal. Am HH9, wird das Neuralrohr beginnt im rostralen Region zu schließen, ist aber noch nicht vollständig abgedichtet. Die graue Linie in den Diagrammen stellt die Mittellinie des Schließung des Neuralrohrs. Die gepunkteten Linien zeigen die weißen Schnittlinien zum Ausschneiden eines Mittelhirn Bereich der rechten Seite des Neuralrohrs aus Host und Donor emEmbryonen. Das ausgeschnittene Bereich der Wirtsembryo wird verworfen und das Spendergewebe in den chimären Embryo zu erzeugen transplantiert. B) notwendigen Instrumente umfassen: a) 5 ml Spritze mit 18 ½ G Injektionsnadel, b) 1 ml-Spritze mit 26 ½ G Injektionsnadel gebogen 45 °-Winkel, c) Tusche, d) klar, Packband, e) Glaspipette mit Pipettieren mit dem Mund Apparat, f) 60 mm-Petrischale, g) AA Zangen, h) gebogenen Pinzette Iris mit geriffelten Spitzen, i) # 5 Zangen, j) feinen Schere, k) geschärft Wolframdraht, l) gezogen Glasnadel, m) Parafilm Quadrate.
Abbildung 2. Vorbereitung der Eier und Embryonen. A) Querschnittsdiagramm des Eies, einschließlich ideale Einfügemarke von 18 ½ G Injektionsnadel für den Entzug von Licht Albumin. B) Nach dem Abziehen des Lichts ~ 3 ml Albumin, senkt das Eigelb und Embryo im Ei, so dass die Forscher ein "Fenster" (Pfeile) in t geschnittener Eierschalen, um den Embryo zugreifen. Tusche, 1:10 verdünnt in sterile Ringer-Lösung, kann dann unter der Keimscheibe injiziert werden, um zum leichten Staging der Embryonen bereitzustellen. C) Hühnerembryo nach Einfärbung.
Abbildung 3. Schematische und Beispiele von HH-Stufe 9 Spender und Empfänger Embryonen bei jedem Schritt des Transplantationsverfahren. A) Küken Wirtsembryo. Die gestrichelten Linien im Diagramm zeigen an, wo die Dotterhaut sollte abgerissen, um den Oberkopf zum Pfropfen zugreifen zu können. Sobald zerrissen die dreieckige Klappe der Dotterhaut sollte kaudal geschält werden. Box im Bild zeigt Einschub eingesetzt in (BC). A ') Wachtel Donor Embryo. Das Bild ist von Spender-Embryo vom Ei herausgeschnitten und in die Petrischale für die Präparation des Transplantats Gewebe. Box im Bild zeigt Einschub eingesetzt in (B '). Die gestrichelten Linien im Schaltplan (A ') geben an, wo die Vitellin und Eigelb Membranen sollten geschnitten werden, um t zu entfernener Embryo aus dem Ei. B) Wirtsembryo mit einseitiger Mittelhirn Region des Neuralrohrs exzidiert (weiße Pfeile) erwartet Transplantat. Die gestrichelte Linie in schematische Darstellung zeigt an, wo Schnitte sollten verbrauchsteuerpflichtige des Neuralrohrs im Mittelhirn Region vorgenommen werden. B ') Donor Embryo mit dorsalen Neuralrohr Transplantatgewebe exzidiert (Transplantat-Gewebe durch schwarze Pfeilspitzen). Die gestrichelte Linie im Diagramm zeigt an, wo Kürzungen sollten in der Wachtel Embryo verbrauchsteuerpflichtige das Spendergewebe für einseitige Transplantation des Mittelhirns Region des Neuralrohrs gemacht werden. C) chimärer Embryo nach der Transplantation von Wachtel dorsalen Neuralrohr Explantat in die Küken Mittelhirn Region.
Abbildung 4. Immunfluoreszenz mit Antikörpern gegen Wachtel-spezifische nuclear antigen QCPN in Donor-abgeleiteten Zellen in der chimären Embryo. A) whole-mount Bild von HH11 Chimäre (aufgepfropft auf HH9) zeigt QCPN Färbung in rot, und HNK-1-Färbung (ein Marker für die Migration NCCs) ingrün. 10fache Vergrößerung, dorsale Ansicht. B) Querschnitt durch Embryo in (A), zeigt QCPN-positiven Zellen abgeleitet Wachtel im Neuralrohr und wandernde NCC mit HNK-1 (grün) co-gefärbt. 40-facher Vergrößerung. C) Querschnitt durch Oberkieferfortsatz von E5 Chimäre (inkubiert für 3 Tage nach Transplantation), zeigt QCPN-positiven NCC-abgeleiteten Zellen (rot), die aus dem gepfropften Bereich des Neuralrohr ihrem endgültigen Standort im Embryo gewandert sind. 10facher Vergrößerung. D) Abschnitt durch E5 Chimäre, welche von der Wachtel Beitrag NCC abgeleitet, um den Trigeminus-Ganglion (rot) und Differenzierung in TuJ1-positiven Neuronen (grün). 40-facher Vergrößerung. *, NCCs, MP-, Kiefer-Prozess, NT, Neuralrohr, TG, Trigeminus-Ganglion.
Das Pfropfen von der Wachtel Neuralrohr in Host Hühnerembryonen hier beschriebene ist eine unkomplizierte und kostengünstige Technik zur Verfolgung spezifischer Subpopulationen von Migration ausgehen NCCs aus verschiedenen Regionen entlang der rostro-caudale Achse 21,67-69. Diese Technik nutzt die Erleichterung des Zugangs zu Vogelembryonen (im Gegensatz zu Säugetierembryos Vergleich) und mit anderen Techniken, wie Gewebeablation, Injektion von inhibitorischen Moleküle, oder genetische Manipulation mittel...
Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Die Autoren bedanken sich die Mitglieder des Lwigale Labor für die Kritik des Manuskripts. SLG wird von einem Ruth L. Kirschstein NRSA Stipendium des National Eye Institute (F32 EY02167301) unterstützt. PYL wird vom National Eye Institute (EY018050) unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagens | Firma | Katalog-Nummer | |
Küken Eier | Various - wir verwenden Texas A & M University Poultry Science Department, TX. | ||
Wachteleier | Various - wir verwenden Ozarks Egg Company, MO. | ||
Egg Inkubator (Digital Readout 1502 Sportsman Incubator w / Feuchtigkeit 110-120 Volt AC) | www.poultrysupply.com | 1502 | |
Dumont AA Zangen, Inox Epoxibeschichtete | Fine Science Tools | 11210-10 | |
Tesafilm | Jedes Geschäft für Bürobedarf | ||
Gebogene Irispinzetten | Fine Science Tools | 11065-07 | |
IchNDIA Tinte | Jede Art Supply Store | ||
Pen / Strep (Penicillin, Streptomycin) Lösung | VWR International | 101447-068 | |
Klare Packband | Jedes Geschäft für Bürobedarf | ||
Needle Ziehvorrichtung | Narashige, Japan | PE-21 | |
Gezogen Glasnadel, gemacht von 1,5 bis 1,8 x 100mm Borosilikatglas Kapillarrohr | Kimble Chase | 34500 99 | |
Gezogen Glaspipette von 5 verwiesen ¾ "Pasteurpipette | Fisher Scientific | 13 bis 678-6A | |
Mund pipettieren Apparat (Ansaugrohr für Montage kalibriert Mikrokapillare Pipette) | Sigma-Aldrich | A5177-52A | |
Dumont Nr. 5 Zange | Fine Science Tools | 11251-30 | |
Tungsten Draht, 0,1 mm Durchmesser | VWR International | AA10404-H2 | |
Nadelhalter (vernickelt Stifthalter) | Fine Science Tools | 26018-17 | |
QCPN Antiserum | Developmental Studies Hybridoma Bank, University of Iowa | QCPN | |
Alexa Fluor sekundären Antikörper (z. B., Alexa Fluor 594 Ziege-anti-Maus-IgG1) | Invitrogen | A21125 | |
Ringer-Lösung (2L):
| Alle Reagenzien von Fisher Scientific |
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