The authors do not have any acknowledgements.

Alle beschriebenen Verfahren muss in Übereinstimmung mit den Richtlinien und Vorschriften für den Einsatz von Wirbeltieren, einschließlich der vorherigen Genehmigung durch die lokalen Institutional Animal Care und Verwenden Ausschuss durchgeführt werden. 1. Herstellung von Dissecting Instrumente und Kultur Medien <ol><li> Vorwäsche alle Instrumente in Präparation mit 3% Wasserstoffperoxid und dann Autoklavieren bei 121 ° C für 20 Minuten verwendet werden. Filter BGJb Medien mit einer Antibiotika und Antimykotika-Lösung unter Verwendung eines 0,22 um Porengroße Filter mit Vakuumsauger in einer Haube. </li></ol> 2. Herstellung der Kultur Ausrüstung <ol><li> Schneiden Sie Polycarbonat-Membranfilter, die den Gaumenorgane in kleine Dreiecke unterstützen wird, Spray mit 70% Alkohol und lassen Sie sie trocknen. Bereiten Sie Mitte-Well Organ Culture Dish (60x15 mm), indem Sie einen sauberen und sterilisiert gleichseitigen dreieckigen Drahtgitter (20 mm) über den Organkulturplatte. Dann füllen Sie das auch mit 1 ml BGAK Medienkulturmedien. ANMERKUNG: Das Medium sollte ausreichen, um die Höhe des Gitters ohne Eintauchen der Gaumen erreichen. Platzieren des Membranfilters, glänzenden Seite nach unten, auf die Oberseite des Gitters (3-4 Membranen pro Raster) .Depending auf das Experiment, kann die Behandlung (Proteine, Antikörper oder Inhibitoren) für die Medien hinzugefügt werden </li></ol> 3. Mouse Embryo Gewinnung und Vorbereitung für die Kultur <ol><li> Zu Wildtyp-Maus-Embryonen erhalten, verwenden zeitlich 13,5 schwangere CD-1-Maus genetischen Hintergrund Belastung. Reinigen Sie das Sezierung Bereich mit 70% Ethanol. Hinweis: andere Mäusestämme verwendet werden. Wir bevorzugen CD-1-Mäusen wegen der größeren Wurfnummer. </li><li> Euthanize schwangeren Mäusen bei E13.5 dpc (Tage nach dem Koitus) mit 5% Isofluran durch Genickbruch folgte zum Tode mit zugelassenen Protokolle zu versichern. </li><li> Spray 70% Ethanol auf der ventralen Bauchoberfläche zu vermeiden, dass die Bauchhaarstock zu den Instrumenten. Öffnen Sie dann die Bauchhöhle ventralmit einem scharf stumpfen Betriebs Schere und Mikro-Pinzette die Gebärmutter zu lokalisieren. Mit den Zangen, heben Sie die gesamte Gebärmutter und trennen sie vom Körper durch Schneiden an der Gebärmutterkörper und an den Spitzen der Uterushörner mit Licht Betriebs Schere. </li><li> Legen Sie die Gebärmutter auf einem sauberen Papiertuch über Eis (Nach dem Protokoll Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren). Decken Sie die Gebärmutter mit einem anderen sauberen Papiertuch, um eine Kontamination zu verhindern. Sterilisieren der Instrumente mit 70% Ethanol Spray vor der weiteren Verwendung. Der Uterus und die Embryonen in das Labor auf Eis transportiert. </li><li> In einem offenen Laminarströmungshaube, sorgfältig machen eine kleine Öffnung im Dottersack mit spitz stumpf Betriebs Schere und Mikro-Pinzette. Stellen Sie die Öffnung breiter und dann drücken Sie sie vorsichtig, um den Embryo aus dem Dottersack exteriorisieren. </li><li> Transfer der Embryonen sofort auf eine Petri-Schale mit kalter Phosphat-gepufferter Saline 1X (PBS), pH 7,4. Um die richtige Bühne, ex versichern,Amin der Embryo unter einem Binokular für den Körper, Kopfgröße und Leben Morphologie. HINWEIS: Embryonen, die nicht im richtigen Entwicklungsstadium befinden, nicht für das Experiment verwendet. </li></ol><img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53063/53063fig2.jpg" /> Abbildung 2 Gliedmaßen Morphologie. Die Vorder- und Hinterschenkel auf den Grad der Gurtband Einbuchtung zwischen den Ziffern geprüft. Bei E13.5 sind alle stelligen Verdichtungen prominent, mit der Gurt und distale Einkerbungen zwischen den Ziffern erscheinen sehr deutlich. Die Hinter Ziffern hinten von einem halben Tag 12 Obere Reihe:. Vorderbein, untere Reihe: Hintergliedmaße. 4. Am Gaumen Dissection <ol><li> Setzen Sie einen Embryo zu einem Zeitpunkt, in einer Petrischale mit PBS unter dem Binokular. Mit Hilfe von kleinen Präparierscheren und Pinzette trennen den Kopf vom Körper der Embryonen. </li><li> Sorgfältig halten Sie die Maus Schädels über Augenhöhe mit einer Pinzette (Vermeidungdie Oberkieferfortsatz) machen zwei Einschnitte auf beiden Seiten der Lippenlinie. Dann entfernen Sie den Unterkiefer und Zunge. Isolieren Sie die Oberkieferfortsatz Region, indem ein Schnitt in Augenhöhe und entfernen Sie das Gehirn, Augen, Nasenscheidewand und der angrenzenden Gewebe. </li></ol><img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53063/53063fig3.jpg" /> Abbildung 3. Am Gaumen Gewebe von 13,5 Embryonen, wenn die Gaumen Regalen erhöht hatte gesammelt, aber nicht Kontakt hergestellt. Die Gaumen Regale wurden in Organkultur auf einem Filter an der Luftmedienschnittstelle 72 h im statischen Modell gelegt. (A) Niveau Dissektion auf E13.5 Embryos. (B) Blaue Sterne abzugrenzen Bereichen, um das Gewebe mit einer Pinzette bei der Präparation zu halten. (C) Blick seziert Gaumen Regalen auf einem Trapezfiltermembran platziert. (D) Seitenansicht der Kulturschale nach der Platzierung der seziert Gaumen und Zugabe von Kulturmedien. <ol start="3"><li> Legen Sie die Gaumen oralen Seite nach oben und entfernen Sie die Nasenscheidewand und das Gewebe um ihn herum, halten die primäre Gaumen befestigt zu orientieren sie von vorne nach hinten zu helfen. Mit einem Löffel Spachtel und sehr sorgfältig übertragen Sie die Gaumen Regalen (Nasenseite nach unten) auf die vorbereiteten Filter auf die Netze in den Kulturschalen. HINWEIS: Stellen Sie die Lautstärke von Medien, um eine ordnungsgemäße Luft-Media-Schnittstelle zu ermöglichen. </li><li> Unter dem Stereomikroskop, sezieren die primäre Gaumen und mit Hilfe einer Pinzette, um die Gaumen Regalen nahe beieinander zu platzieren. Die Gaumen Regale werden nicht schmelzen, wenn sie nicht in Kontakt gebracht. Schneiden Sie die dreieckigen Membranfilter, wo der vordere Teil des Gaumens befindet. Die Trapezform wird bei der Lokalisierung der vordere Teil des Gaumens zu unterstützen. </li><li> Kultur Gaumen Regale einzeln oder mit zwei oder drei in der gleichen Organkulturschale mit BGJb Kulturmedien. </li></ol> 5. Die Kultivierung Maus Palatal Regale <ol><li> Inkubieren Sie die tissues bei 37 ° C in einer befeuchteten Gasgemisch (5% CO 2 und 95% Luft) für 72 Stunden, und ändern Sie das Medium alle 24 Stunden. </li></ol> 6. Am Gaumen Verarbeitung für die histologische Analyse <ol><li> Befestigen Sie die Gaumen nach 72 Stunden in Kultur mit 4% Formaldehyd / phosphatgepufferter Kochsalzlösung O / N bei 4 ° &#160; Dann wurden vorsichtig mit einer Transferpipette waschen das Gewebe in der Kulturschale mit PBS. Wickeln Sie die Gaumen in einem Stück Laborwischtücher und in Einbettkassetten. HINWEIS: Wrapping den Gaumen in Laborwischtücher zu verhindern den Verlust während des Entwässerungsprozesses. </li><li> Dehydratisierung des Gewebes folgenden 70%, 80% und bis zu 100% Ethanol wäscht für 1 h, gefolgt von der regulären Paraffineinbettung Verfahren. Zum Einbetten, platzieren Sie den vorderen Teil des Gaumens mit Blick auf das Tablett. </li><li> Schneiden Sie Serien 6 um Abschnitte in der koronale Orientierung von vorne nach hinten. Eine komplette Abschnitt Gaumen 350-450 Abschnit ergebenons. Färben die Schnitte mit Hämatoxylin und Eosin (H &amp; E). 10 Note jedes 20. Abschnitt Verwendung der zuvor beschriebenen Mittlere Fusion Score (MFS) Skala (Tabelle 1). 8 </li></ol>

<ol>
	<li>Nawshad, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Palatal+seam+disintegration+to+die+or+not+to+die+that+is+no+longer+the+question.">Palatal seam disintegration to die or not to die that is no longer the question.</a> Developmental dynamics an official publication of the American Association of Anatomists. 237, 2643-2656 (2008).</li><li>Strong, E. B., Buckmiller, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Management+of+the+cleft+palate.">Management of the cleft palate.</a> Facial plastic surgery clinics of North America. 9, 15-25 (2001).</li><li>Witt, P. D., Marsh, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+assessing+outcome+of+surgical+repair+of+cleft+lip+and+cleft+palate.">Advances in assessing outcome of surgical repair of cleft lip and cleft palate.</a> Plastic and reconstructive surgery. 100, 1907-1917 (1997).</li><li>4miloro, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> principles of oral and maxillofafcial surgery. 209, 231-249 (1984).</li><li>Mima, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+the+epithelial+adhesion+molecule+CEACAM1+is+important+for+palate+formation.">Regulation of the epithelial adhesion molecule CEACAM1 is important for palate formation.</a> PloS one. 8, e61653 (2013).</li><li>Carette, M. J., Ferguson, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fate+of+medial+edge+epithelial+cells+during+palatal+fusion+in+vitro+an+analysis+by+DiI+labelling+and+confocal+microscopy.">The fate of medial edge epithelial cells during palatal fusion in vitro an analysis by DiI labelling and confocal microscopy.</a> Development (Cambridge, England). 114, 379-388 (1992).</li><li>Ferguson, M. W., Honig, L. S., Slavkin, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differentiation+of+cultured+palatal+shelves+from+alligator+chick+and+mouse+embryos.">Differentiation of cultured palatal shelves from alligator chick and mouse embryos.</a> The Anatomical record. 209, 231-249 (1984).</li><li>San Miguel, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ephrin+reverse+signaling+controls+palate+fusion+via+a+PI3+kinase+dependent+mechanism.">Ephrin reverse signaling controls palate fusion via a PI3 kinase dependent mechanism.</a> Developmental dynamics an official publication of the American Association of Anatomists. 240, 357-364 (2011).</li><li>Kang, P., Svoboda, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PI+3+kinase+activity+is+required+for+epithelial+mesenchymal+transformation+during+palate+fusion.">PI 3 kinase activity is required for epithelial mesenchymal transformation during palate fusion.</a> Developmental dynamics an official publication of the American Association of Anatomists. 225, 316-322 (2002).</li><li>RD, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Histopathologic Technic and Practical Histochemistry. , (1965).</li><li>Kaufman, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Atlas of Mouse Development. , (1992).</li><li>Taher, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+gene+expression+analysis+of+murine+limb+development.">Global gene expression analysis of murine limb development.</a> PloS one. 6, e28358 (2011).</li></ol>

The authors do not have any competing financial interests.

Das Protokoll in diesem Artikel stellt ein Verfahren zum Präparieren Gaumen Regalen von Embryonen im embryonalen Tag 13,5. Palatinalen Regalen aus Mausembryonen wurden in einem Serum-freien Kulturmedien in einer Atmosphäre von 95% O 2 5% CO 2 bei 37 ° C. Erfolgreiche palatinalen Dissektion ist kritisch abhängig von mehreren Faktoren in jedem Schritt während des Verfahrens aus dem embryonalen Zeit der Mäuse euthanasiert zu der Beendigung der Kultur. Einer der wichtigsten Faktoren für Gaumenfu...

Gesichtsspalten sind die vorherrschenden kraniofaziale Missbildungen. Auch bei Berücksichtigung aller möglichen kraniofazialen Defekten, dies sind die zweithäufigste Geburt Anomalien bei Neugeborenen 2. Gaumenspalten bei ungefähr 1 in jeden 700 Geburten in den Vereinigten Staaten (US) jedes Jahr auftreten, ist die Inzidenz von Gaumenspalte gleich 475 Kinder mit Gaumenspalten pro Monat oder 15 Kinder mit Spalten pro Tag 3 geboren. Etwa 1% der Kinder geboren auf der ganzen Welt jedes Jahr weisen irgendeine Form von kraniofazialen Dysmorphien. Klüften des Gaumens und der Lippen brauchen einen sehr teuren und komplizierten Verfahren mit lebenslangen Folgen für die Patienten, die diese Anomalie haben. Die geschätzten Kosten für jeden Patienten mit oralen Spalt beträgt ca. 100.000 $ 4. Die Behandlung eines Patienten mit Lippen- und Gaumenspalte erfordert ein Team von Ärzten einschließlich Schädelchirurgen, HNO-Ärzte, Genetiker, Anästhesisten,Logopäden, Ernährungswissenschaftler, Kieferorthopäden, Zahntechniker, Psychologen, Neurochirurgen und Augenärzten. In palatogenesis, stellt sich die sekundären Gaumen gepaart Auswüchse, die ursprünglich vertikal wachsen und unterziehen Gaumenregal Höhe über den Zungenrücken. Nach der Erhebung, wachsen die paarigen Gaumen Regalen in Richtung der Mittellinie (bei E14.5 -E15 bei Mäusen und Woche 9 bei Menschen). Der mediale Rand Epithel (MEE), die die Lagerspitze deckt haftet Bildung der Mittellinie epithelialen Naht. Dies wird durch epitheliale zu mesenchymale Transition und / oder Apoptose gefolgt, um mesenchymale Fluss zu ermöglichen. Haftung der gegenüberliegenden MEE ist ein wesentliches Ereignis, dessen Veränderung bewirkt, Gaumenspalte. Allerdings untersucht nur wenige Studien, die Anfangshaftung der Gaumen Regalen 5. Die harten Gaumen Formen durch Differenzierung von mesenchymalen Zellen in Osteoblasten. Die abnorme Entwicklung des Gaumens können Schlüssel zu erzeugent Gaumen mit oder ohne Beteiligung der Lippe. Gaumen Organkulturtechniken hatte weithin für viele Labors in den letzten 30 Jahren 6,7 verwendet. In diesem Protokoll beschreiben wir im Detail ein Verfahren zur Gaumen Dissektion und statischer Organkultur. Der Vorteil eines bewegungsOrganKultur ist, dass es Gaumen Regalen zu verschmelzen. Diese Technik war erfolgreich in unserem Labor für viele Fusion und Signalisierung Experimenten 8,9 verwendet. Aber der Schutzumfang der Technik ist beträchtlich und kann verwendet werden, wann immer statische Organkultursystem erforderlich ist, einschließlich der Bewertung der Reaktionen auf exogene chemische Mittel sein, die Auswirkungen regulatorischer Wachstumsfaktoren in verschiedenen Bahnen und bestimmten Proteinen. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53063/53063fig1.jpg" /> Abbildung 1. Maus Palatogenesis. Entwicklungsstadien der Mäuse Gaumen. (BF) Scanning elecTRON Mikroskopische Aufnahmen (SEM) der Sekundär Gaumen an repräsentativen Entwicklungszeiten. Rote Pfeile: zeigen den Anfangsteil der Gaumen Adhäsion und Fusion. Gelbe Pfeile: Punkt, um den Raum zwischen den primären und sekundären Gaumen, die nach der Fusion verschwinden (nachgedruckt von Kaufman 11 mit Genehmigung von PLoS ONE).

&#160;
<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>BGJb</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/Streptomycin</td>
			<td>Lonza Inc.</td>
			<td>17-602E</td>
			<td>100X</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dishes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>25384-088</td>
			<td>100x15mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Center-well organ culture dish</td>
			<td>Falcon&#160;</td>
			<td>#353037</td>
			<td>60x15 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wire triangular grid</td>
			<td>Custom made with stainless steel wire mesh to fit the organ culture dish well.&#160;&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate filter</td>
			<td>GE&#38; Water and Process Technologies</td>
			<td>K04BP04700</td>
			<td>Black 0.4 micron, 47 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereo microscope</td>
			<td>ZEISS&#160; Stemi SR</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Culture hood</td>
			<td>NUAIRE Laminar Flow</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdissecting forceps</td>
			<td>Dumont Medical&#160;</td>
			<td></td>
			<td>#5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdissecting scissors</td>
			<td>Kent Scientific Corporation</td>
			<td>INS14003-G</td>
			<td>Vannas Scissors, straight, 8cm long, 0.1mm tips, 5mm blades, German made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdissecting scissors</td>
			<td>Kent Scientific Corporation</td>
			<td>INS500086</td>
			<td>Vannas Scissors, straight, 8.5cm long, 0.025mm x 0.015mm tips, 7mm blades</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="2">Microdissecting scissors</td>
			<td rowspan="2">Kent Scientific Corporation</td>
			<td rowspan="2">INS14127-G</td>
			<td rowspan="2">Spring scissors curved curved, 10.5cm long, 8mm blades, German made</td>
		</tr>
		<tr>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical currete (spoon spatula)</td>
			<td>Hu-friedy</td>
			<td></td>
			<td>CM 2/4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protector laboratory hood</td>
			<td>Labconco</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="3">Incubator</td>
			<td rowspan="3">Thermo Scientific</td>
			<td rowspan="3"></td>
			<td>Farma</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Series11 water Jacket</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Co2 incubator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS&#160;</td>
			<td>GIBCO</td>
			<td>10010-023&#160;</td>
			<td>1X</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber optic Light source</td>
			<td>Fiber-light&#160; Dolan-Jenner</td>
			<td>PL-750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Embedding cassette&#160;</td>
			<td>Statlab</td>
			<td>EC301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="2">Kim Wipes</td>
			<td rowspan="2">VWR</td>
			<td rowspan="2">470173-504</td>
			<td rowspan="2"></td>
		</tr>
		<tr>
		</tr>
	</tbody>
</table>

method of studying palatal fusion using static organ culture

Lippen- und Gaumenspalte gehören zu den am häufigsten von allen Geburtsfehler. Die sekundären Gaumen Formen aus mesenchymalen Regale mit Epithel bedeckt, die die Mittellinie epithelialen Naht haftet (MES). Die Theorien besagen, dass MES-Zellen folgen eine epitheliale zu mesenchymale Transition (EMT), Apoptose und Migration, so dass ein fusioniertes Gaumen 1. Vollständigen Zerfall der MES ist die letzte wesentliche Phase der Gaumenzusammenfluss mit umliegenden mesenchymalen Zellen. Wir stellen ein Verfahren zum Gaumen Organkultur. Die in vitro-Protokoll entwickelt, ermöglicht die Erforschung der biologischen und molekularen Prozesse bei der Fusion. Die Anwendungen dieser Technik sind zahlreich, darunter Auswertung der Antworten auf exogene chemische Mittel, die Auswirkungen der regulatorischen und Wachstumsfaktoren und spezifische Proteine. Palatinalen Organkultur hat eine Reihe von Vorteilen, einschließlich Manipulation in unterschiedlichen Stadien der Entwicklung, die nicht mit in vivo-Studien ist möglich.

Die Technik kann auf verschiedene Arten von experiments.The folgende Studie angewendet werden sollte die teratogene Wirkung von Nikotin in vitro an palatinalen Fusion zu testen. Zwei Mäusestämme wurden für dieses Experiment verwendet wurde CD1 und C57.Palatal Gewebes mit 0,06 und 6 mM Konzentrationen von Nikotin Hemisulfat behandelt. Es wurde beobachtet, dass palatalen Fusions Muster und Zeitpunkt wurden in den zwei unterschiedlichen Stämmen unterschiedlich. In CD1-Mäusen, Gaumen Regalen aus der Kontrollgr...

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Method of Studying Palatal Fusion using Static Organ Culture

Studium der Gaumen Entwicklung werden durch das Auftreten von Gaumenspalte, einem Geburtsfehler, die eine enorme gesundheitliche Belastung auferlegt und hinterlassen bleibende Entstellung motiviert. Wir zeigen hier eine Technik zur Kultur palatinalen Regalen, die verwendet werden können, um verschiedene Signalwege in palatinalen Entwicklung und Fusion studieren.

Methode der Untersuchung Palatal Fusion mit statischen Organ Culture

Cleft lip and palate are among the most common of all birth defects. The secondary palate forms from mesenchymal shelves covered with epithelium that ...

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Research

JoVE Journal

Developmental Biology

8.7K Aufrufe.  Texas A&M University Baylor College of Dentistry.  Studium der Gaumen Entwicklung werden durch das Auftreten von Gaumenspalte, einem Geburtsfehler, die eine enorme gesundheitliche Belastung auferlegt und hinterlassen bleibende Entstellung motiviert. Wir zeigen hier eine Technik zur Kultur palatinalen Regalen, die verwendet werden können, um verschiedene Signalwege in palatinalen Entwicklung und Fusion studieren. 

Serie: Method of Studying Palatal Fusion using Static Organ Culture

Studying Wnt Signaling During Patterning of Conducting Airways

Wnt signaling pathways play critical roles during development of the respiratory tract. Defining precise mechanisms of differentiation and morphogenesis controlled by Wnt signaling is required to understand how tissues are patterned during normal development. This knowledge is also critical to determine the etiology of birth defects such as lung hypoplasia and tracheobronchomalacia. Analysis of earliest stages of development of respiratory tract imposes challenges, as the limited amount of tissue prevents the performance of standard protocols better suited for postnatal studies. In this paper, we discuss methodologies to study cell differentiation and proliferation in the respiratory tract. We describe techniques such as whole mount staining, processing of the tissue for confocal microscopy and immunofluorescence in paraffin sections applied to developing tracheal lung. We also discuss methodologies for the study of tracheal mesenchyme differentiation, in particular cartilage formation. Approaches and techniques discussed in the current paper circumvent the limitation of material while working with embryonic tissue, allowing for a better understanding of the patterning process of developing conducting airways.

The use of reporter mice coupled to whole mount and section staining, microscopy and in vivo assays facilitates the analysis of mechanisms underlying the normal patterning of the respiratory tract. Here we describe how these techniques contributed to the analysis of Wnt signaling during tracheal development.

Studieren Wnt Signaling Während Patterning of Conducting Airways

Wnt signaling pathways play critical roles during development of the respiratory tract. Defining precise mechanisms of differentiation and morphogenesis ...

Forschung

Entwicklungsbiologie

Generation of Parabiotic Zebrafish Embryos by Surgical Fusion of Developing Blastulae

Surgical parabiosis of two animals of different genetic backgrounds creates a unique scenario to study cell-intrinsic versus cell-extrinsic roles for candidate genes of interest, migratory behaviors of cells, and secreted signals in distinct genetic settings. Because parabiotic animals share a common circulation, any blood or blood-borne factor from one animal will be exchanged with its partner and vice versa. Thus, cells and molecular factors derived from one genetic background can be studied in the context of a second genetic background. Parabiosis of adult mice has been &#160;used extensively to research aging, cancer, diabetes, obesity, and brain development. More recently, parabiosis of zebrafish embryos has been used to study the developmental biology of hematopoiesis. In contrast to mice, the transparent nature of zebrafish embryos permits the direct visualization of cells in the parabiotic context, making it a uniquely powerful method for investigating fundamental cellular and molecular mechanisms. The utility of this technique, however, is limited by a steep learning curve for generating the parabiotic zebrafish embryos. This protocol provides a step-by-step method on how to surgically fuse the blastulae of two zebrafish embryos of different genetic backgrounds to investigate the role of candidate genes of interest. In addition, the parabiotic zebrafish embryos are tolerant to heat shock, making temporal control of gene expression possible. This method does not require a sophisticated set-up and has broad applications for studying cell migration, fate specification, and differentiation in vivo during embryonic development.

This protocol provides step-by-step instruction on how to generate parabiotic zebrafish embryos of different genetic backgrounds. When combined with the unparalleled imaging capabilities of the zebrafish embryo, this method provides a uniquely powerful means to investigate cell-autonomous versus non-cell-autonomous functions for candidate genes of interest.

Die Erzeugung von Parabiotic Zebrabärbling Embryonen, die durch chirurgische Fusion der Entwicklung Blastulae

Surgical parabiosis of two animals of different genetic backgrounds creates a unique scenario to study cell-intrinsic versus cell-extrinsic roles for ...

Large-Scale Production of Cardiomyocytes from Human Pluripotent Stem Cells Using a Highly Reproducible Small Molecule-Based Differentiation Protocol

Maximizing the benefit of human pluripotent stem cells (hPSCs) for research, disease modeling, pharmaceutical and clinical applications requires robust methods for the large-scale production of functional cell types, including cardiomyocytes. Here we demonstrate that the temporal manipulation of WNT, TGF-&#946;, and SHH signaling pathways leads to highly efficient cardiomyocyte differentiation of single-cell passaged hPSC lines in both static suspension and stirred suspension bioreactor systems. Employing this strategy resulted in ~ 100% beating spheroids, consistently containing &#62; 80% cardiac troponin T-positive cells after 15 days of culture, validated in multiple hPSC lines. We also report on a variation of this protocol for use with cell lines not currently adapted to single-cell passaging, the success of which has been verified in 42 hPSC lines. Cardiomyocytes generated using these protocols express lineage-specific markers and show expected electrophysiological functionalities. Our protocol presents a simple, efficient and robust platform for the large-scale production of human cardiomyocytes.

Here, we present a robust, fast and scalable cardiomyocyte differentiation protocol for human pluripotent stem cells (hPSCs). Cardiomyocytes derived using this large-scale method can provide sufficient cell numbers for their effective use in human cardiovascular disease modeling, high-throughput drug screening, and potentially clinical applications.

Die Großproduktion von Kardiomyozyten aus humanen pluripotenten Stammzellen hochreproduzierbarer Kleinmolekül-basierte Differenzierung Protokoll

Maximizing the benefit of human pluripotent stem cells (hPSCs) for research, disease modeling, pharmaceutical and clinical applications requires robust ...

Organ Culture and Whole Mount Immunofluorescence Staining of Mouse Wolffian Ducts

Tubal morphogenesis is a fundamental requirement for the development of most mammalian organs, including the male reproductive system. The epididymis, an integral part of the male reproductive tract, is responsible for sperm storage, maturation, and transport. The adult epididymis is a highly coiled tube that develops from a simple and straight embryonic precursor known as Wolffian duct (WD). Proper coiling of the epididymis is essential for male fertility, as sperm in the testis are unable to fertilize an oocyte. However, the mechanism responsible for epididymal development and coiling remains unclear, partially due to the lack of whole organ culture and imaging methods. In this study, we describe an in vitro culture system and whole mount immunofluorescence protocol to better visualize the process of WD coiling and development, which may also be applied to study other tubular organs.

We present a method for isolation and culture of the mouse Wolffian duct (WD). We also demonstrate a detailed procedure for whole mount immunostaining of cultured/freshly isolated WDs with fluorescently tagged antibodies. Together, these techniques enable the study of WD development, coiling, and differentiation.

Orgel, Kultur und Ganze Berge Immunfluoreszenzanfärbung von Maus Wolffschen Gänge

Tubal morphogenesis is a fundamental requirement for the development of most mammalian organs, including the male reproductive system. The epididymis, an ...

Live Imaging of Mouse Secondary Palate Fusion

The fusion of the secondary palatal shelves to form the intact secondary palate is a key process in mammalian development and its disruption can lead to cleft secondary palate, a common congenital anomaly in humans. Secondary palate fusion has been extensively studied leading to several proposed cellular mechanisms that may mediate this process. However, these studies have been mostly performed on fixed embryonic tissues at progressive timepoints during development or in fixed explant cultures analyzed at static timepoints. Static analysis is limited for the analysis of dynamic morphogenetic processes such a palate fusion and what types of dynamic cellular behaviors mediate palatal fusion is incompletely understood. Here we describe a protocol for live imaging of ex vivo secondary palate fusion in mouse embryos. To examine cellular behaviors of palate fusion, epithelial-specific Keratin14-cre was used to label palate epithelial cells in ROSA26-mTmGflox reporter embryos. To visualize filamentous actin, Lifeact-mRFPruby reporter mice were used. Live imaging of secondary palate fusion was performed by dissecting recently-adhered secondary palatal shelves of embryonic day (E) 14.5 stage embryos and culturing in agarose-containing media on a glass bottom dish to enable imaging with an inverted confocal microscope. Using this method, we have detected a variety of novel cellular behaviors during secondary palate fusion. An appreciation of how distinct cell behaviors are coordinated in space and time greatly contributes to our understanding of this dynamic morphogenetic process. This protocol can be applied to mutant mouse lines, or cultures treated with pharmacological inhibitors to further advance understanding of how secondary palate fusion is controlled.

Here, we present a protocol for live imaging of mouse secondary palate fusion using confocal microscopy. This protocol can be used in combination with a variety of fluorescent reporter mouse lines, and with pathway inhibitors for mechanistic insight. This protocol can be adapted for live imaging in other developmental systems.

Live Imaging der Maus Sekundärer Gaumen Fusion

The fusion of the secondary palatal shelves to form the intact secondary palate is a key process in mammalian development and its disruption can lead to ...

Organotypic Culture Method to Study the Development Of Embryonic Chicken Tissues

The embryonic chicken is commonly used as a reliable model organism for vertebrate development. Its accessibility and short incubation period makes it ideal for experimentation. Currently, the study of these developmental pathways in the chicken embryo is conducted by applying inhibitors and drugs at localized sites and at low concentrations using a variety of methods. In vitro tissue&#160;culturing is a technique that enables the study of tissues separated from the host organism, while simultaneously bypassing many of the physical limitations present when working with whole embryos, such as the susceptibility of embryos to high doses of potentially lethal chemicals. Here, we present an organotypic culturing protocol for culturing the embryonic chicken half head in vitro, which presents new opportunities for the examination of developmental processes beyond the currently established methods.

Here, we present an organotypic culturing protocol to grow embryonic chicken organs in vitro. Using this method, the development of embryonic chicken tissue can be studied, while maintaining a high degree of control over the culture environment.

Organotypischen Kultur-Methode, die Entwicklung der embryonalen Gewebe zu studieren

The embryonic chicken is commonly used as a reliable model organism for vertebrate development. Its accessibility and short incubation period makes it ...

Three-dimensional Angiogenesis Assay System using Co-culture Spheroids Formed by Endothelial Colony Forming Cells and Mesenchymal Stem Cells

Studies in the field of angiogenesis have been aggressively growing in the last few decades with the recognition that angiogenesis is a hallmark of more than 50 different pathological conditions, such as rheumatoid arthritis, oculopathy, cardiovascular diseases, and tumor metastasis. During angiogenesis drug development, it is crucial to use in vitro assay systems with appropriate cell types and proper conditions to reflect the physiologic angiogenesis process. To overcome limitations of current in vitro angiogenesis assay systems using mainly endothelial cells, we developed a 3-dimensional (3D) co-culture spheroid sprouting assay system. Co-culture spheroids were produced by two human vascular cell precursors, endothelial colony forming cells (ECFCs) and mesenchymal stem cells (MSCs) with a ratio of 5 to 1. ECFCs+MSCs spheroids were embedded into type I collagen matrix to mimic the in vivo extracellular environment. A real-time cell recorder was utilized to continuously observe the progression of angiogenic sprouting from spheroids for 24 h. Live cell fluorescent labeling technique was also applied to tract the localization of each cell type during sprout formation. Angiogenic potential was quantified by counting the number of sprouts and measuring the cumulative length of sprouts generated from the individual spheroids. Five randomly-selected spheroids were analyzed per experimental group. Comparison experiments demonstrated that ECFCs+MSCs spheroids showed greater sprout number and cumulative sprout length compared with ECFCs-only spheroids. Bevacizumab, an FDA-approved angiogenesis inhibitor, was tested with the newly-developed co-culture spheroid assay system to verify its potential to screen anti-angiogenic drugs. The IC50 value for ECFCs+MSCs spheroids compared to the ECFCs-only spheroids was closer to the effective plasma concentration of bevacizumab obtained from the xenograft tumor mouse model. The present study suggests that the 3D ECFCs+MSCs spheroid angiogenesis assay system is relevant to physiologic angiogenesis, and can predict an effective plasma concentration in advance of animal experiments.

Three-dimensional co-culture spheroid angiogenesis assay system is designed to mimic the physiologic angiogenesis. Co-culture spheroids are formed by two human vascular cell precursors, ECFCs and MSCs, and embedded in collagen gel. The new system is effective for evaluating angiogenic modulators, and provides more relevant information to the in vivo study.

Dreidimensionales Angiogenese-Assay-System mit Co-Culture-Spheroiden, die von endotheliaalen Koloniebildenden Zellen und mesenchymalen Stammzellen gebildet werden

Studies in the field of angiogenesis have been aggressively growing in the last few decades with the recognition that angiogenesis is a hallmark of more ...

A Static Self-Directed Method for Generating Brain Organoids from Human Embryonic Stem Cells

Human brain organoids differentiated from embryonic stem cells offer the unique opportunity to study complicated interactions of multiple cell types in a three-dimensional system. Here we present a relatively straightforward and inexpensive method that yields brain organoids. In this protocol human pluripotent stem cells are broken into small clusters instead of single cells and grown in basic media without a heterologous basement membrane matrix or exogenous growth factors, allowing the intrinsic developmental cues to shape the organoid&#39;s growth. This simple system produces a diversity of brain cell types including glial and microglial cells, stem cells, and neurons of the forebrain, midbrain, and hindbrain. Organoids generated from this protocol also display hallmarks of appropriate temporal and spatial organization demonstrated by brightfield images, histology, immunofluorescence and real-time quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR). Because these organoids contain cell types from various parts of the brain, they can be utilized for studying a multitude of diseases. For example, in a recent paper we demonstrated the use of organoids generated from this protocol for studying the effects of hypoxia on the human brain. This approach can be used to investigate an array of otherwise difficult to study conditions such as neurodevelopmental handicaps, genetic disorders, and neurologic diseases.

This protocol was generated as a means to produce brain organoids in a simplified, low cost manner without exogenous growth factors or basement membrane matrix while still maintaining the diversity of brain cell types and many features of cellular organization.

Eine statische selbstgesteuerte Methode zur Generierung von Hirnorganoiden aus menschlichen embryonalen Stammzellen

Human brain organoids differentiated from embryonic stem cells offer the unique opportunity to study complicated interactions of multiple cell types in a ...

Cell-cell Fusion of Genome Edited Cell Lines for Perturbation of Cellular Structure and Function

Life is spatially partitioned within lipid membranes to allow the isolated formation of distinct molecular states inside cells and organelles. Cell fusion is the merger of two or more cells to form a single cell. Here we provide a protocol for cell fusion of two different cell types. Fused hybrid cells are enriched by flow cytometry-based sorting, followed by fluorescence microscopy of hybrid cell structure and function. Fluorescently tagged proteins generated by genome editing are imaged inside fused cells, allowing cellular structures to be identified based on fluorescence emission and referenced back to the cell type of origin. This robust and general method can be applied to different cell types or organelles of interest, to understand cellular structure and function across a range of fundamental biological questions.

The purpose of this protocol is to fuse two different cell types to create hybrid cells. Fluorescence microscopy analysis of fused cells is used to track the cell of origin of cellular organelles. This assay can be used to explore how cellular structure and function respond to perturbation by cell fusion.

Zell-Zell-Fusion des Genoms bearbeitete Zelllinien zur Störung der Zellstruktur und Funktion

Life is spatially partitioned within lipid membranes to allow the isolated formation of distinct molecular states inside cells and organelles. Cell fusion ...

Efficient Neural Differentiation using Single-Cell Culture of Human Embryonic Stem Cells

In vitro differentiation of human embryonic stem cells (hESCs) has transformed the ability to study human development on both biological and molecular levels and provided cells for use in regenerative applications. Standard approaches for hESC culture using colony type culture to maintain undifferentiated hESCs and embryoid body (EB) and rosette formation for differentiation into different germ layers are inefficient and time-consuming. Presented here is a single-cell culture method using hESCs instead of a colony-type culture. This method allows maintenance of the characteristic features of undifferentiated hESCs, including expression of hESC markers at levels comparable to colony type hESCs. In addition, the protocol presents an efficient method for neural progenitor cell (NPC) generation from single-cell type hESCs that produces NPCs within 1 week. These cells highly express several NPC marker genes and can differentiate into various neural cell types, including dopaminergic neurons and astrocytes. This single-cell culture system for hESCs will be useful in investigating the molecular mechanisms of these processes, studies of certain diseases, and drug discovery screens.

Presented here is a protocol for the generation of a single-cell culture of human embryonic stem cells and their subsequent differentiation into neural progenitor cells. The protocol is simple, robust, scalable, and suitable for drug screening and regenerative medicine applications.

Effiziente neuronale Differenzierung mit einzelzellischer Kultur menschlicher embryonaler Stammzellen

In vitro differentiation of human embryonic stem cells (hESCs) has transformed the ability to study human development on both biological and molecular ...