Name: studying wnt signaling during patterning of conducting airways
Uploaded: 2016-10-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min
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Wir erkennen die Unterstützung von Mike Muntifering und Matt Kofron mit konfokaler Bildgebung und Gail Macke mit histologischen Verfahren. Diese Arbeit wurde teilweise von der National Institutes of Health-NHLBI (K01HL115447 DS) unterstützt.

Die Tiere wurden in pathogenfreien Bedingungen untergebracht. Die Mäuse wurden nach Protokollen genehmigt durch CCHMC Institutional Animal Care und Use Committee (Cincinnati, OH USA) behandelt. Mäuse in diesen Studien verwendet wurden, in einem gemischten Hintergrund gehalten. 1. Ganze Berge X-Galactosidase-Färbung <ol><li> Euthanize schwangere Frau bei E11,5 bis E14,5, durch CO 2 Inhalation. Setzen Sie Tiere in CO 2 Kammer, laden Sie die Kammer mit CO 2. Pflegen Sie Tiere in der Kammer für mindestens 5 min. Führen Sie sekundäre Methode der Euthanasie durch Genickbruch. </li><li> Saubere Bauchbereich mit Ethanol (EtOH) 70% und führen Laparotomie mit einem einzigen Bauchmittelschnitt. Nutzen chirurgische Scheren und Standardmuster (gerade gesägten) Zange. </li><li> Isolieren Gebärmutterhörner Zange und einer feinen Schere verwenden und sofort setzen Gewebe in Petrischale gekühlt enthaltenden PBS-Lösung. Pflegen Gewebe auf Eis, bis Sie fortfahrenzur Isolierung von Embryonen. </li><li> Isolieren Embryonen von Gebärmutterhörner. Präparieren embryonale trachealen Lungengewebe Binokular mit. Nutzen Sie feine Spitze Pinzette und Schere zu halten und das Gebärmuttergewebe durchlöchern und concepti die Embryonen freizugeben. <ol><li> Entfernen Eihüllen bleiben. Mit Hilfe von Nadelklingen geschnitten Kopf von Embryonen und unteren Körperteil unterhalb des Zwerchfells. Finde Leber als Wahrzeichen. </li><li> Nach Isolierung des Thoraxbereich des Embryos, gehen lateralen Seiten der Körperwand, der Wirbelsäule und des Herzens unter Verwendung von Nadelklingen zu entfernen. Achten Sie darauf, während das Herz Entfernen zu vermeiden Luftröhrengewebe zu verletzen. Schließlich vorsichtig, trennen Sie die Speiseröhre aus der Luftröhre durch die Speiseröhre mit Hilfe von Nadelblätter ziehen. Pflegen Gewebe in PBS-Lösung auf Eis. </li></ol></li><li> Platz Gewebe in 4 ml Schraubdeckel Fläschchen unter Verwendung von Glas oder Transferpipetten. Fix trachealen Lungengewebe in 4% Paraformaldehyd (PFA) in PBS für 30 min. Nach der Fixierungspülen Gewebe mit PBS. Während dem Spülen X-gal - Färbung - Lösung ( je 5 mm K 3 Fe (CN) 6, (100 &amp; mgr; l 0,5 M Lager) 5 mM K 4 Fe (CN) 6 (100 &amp; mgr; l 0,5 M Lager) 2 mM MgCl 2, vorbereiten ( 20 &amp; mgr; l 1 M Lager) 0,01% NaDOC (50 &amp; mgr; l 2% Lager), 0,02% NP 4 O (100 &amp; mgr; l 2% Lager), 1 mg / ml X-gal (500 &amp; mgr; l von 20 mg / ml Brühe) und 9,13 ml Wasser destilliert, um ein Endvolumen von 10 ml zu bringen). </li><li> Entfernen Sie alle verbleibenden PBS und 2 ml X-gal-Färbung Lösung für das Glasfläschchen. Legen Sie Fläschchen in Fach auf Schüttler. Stain Gewebe 1 bis 2 h in X-gal-Färbelösung. Inkubieren des Gewebes in X-gal-Lösung für 4 Stunden zur weiteren Verarbeitung und Einbettung. </li><li> Die Reaktion durch Waschen Gewebe in 3% Dimethylsulfoxid-PBS. Spülen in PBS, 3-mal für jeweils 5 min waschen und lagern in 70% Ethanol. </li><li> Füllen Petrischalen mit einem 1% Agarose / PBS-Lösung. Lassen Sie Agarose erstarren. Mit Glastransferpipetten, legen Sie das Gewebe auf Agarose-coated Platten mit PBS-Lösung gefüllt. Fotografieren ganze Halterungen ein Binokular mit. Wählen Sie den entsprechenden Filter für Hell. </li><li> Um besser zu Websites von X-gal-Färbung Prozessproben für Paraffineinbettung und Schneiden unterscheiden. Prüfmuster in feinen Rasterkassetten. <ol><li> Zur Verarbeitung von Proben für die Paraffineinbettung eines automatisierten Prozessor verwenden und einen kurzen Zyklus wie folgt aufgestellt: sechs Änderungen von Alkohol: 5 min erste Änderung und 3 min pro jede verbleibende Veränderung. Drei Änderungen von Xylen: 5 min erste Änderung und 3 min nächsten zwei Änderungen. Die vorherigen Schritte werden bei 30 ° C durchgeführt wird. Schließlich führen drei Änderungen von Paraffin bei 62 ° C: 25 min, 8 min und 5 min. </li></ol></li><li> Orient Proben zum Einbetten mit Gewebe einzubetten Boot flach auf dem Boden liegend. Sorgfältig Paraffin fügen Sie das Einbetten von Boot zu füllen. Kühlen Sie sofort auf kalte Platte Station bis Paraffin erstarrt der Einbettung. Entfernen Block vom Boot einbetten. Mit einem Mikrotom, erzeugen 6 um sexionen. Berg Abschnitte auf vorbehandelte Spangen und trockenen Folien auf Folie wärmer Satz bei 42 ° C für 1 Stunde. </li><li> Backen Sie gleitet über Nacht in einem Ofen bei 56 ºC. Die Objektträger in Racks. Deparaffinisieren Träger mit drei Änderungen von 100% Xylen, jeweils 10 min. Verwenden Sie Schalen gefüllt mit 200 ml Xylen Färbung. </li><li> Rehydrieren Folien unter Verwendung von abgestuften Serie EtOH (100%, 70%, 50% und 30%, 1 min pro Schritt) zu PBS, bevor sie für 10 bis 30 sec mit Nuclear Fast Red Gegenfärbung. Spülen Sie Objektträger mit Leitungswasser dreimal für jeweils 5 min über Kernechtrot zu entfernen. </li><li> Entwässern Dias in einer abgestuften EtOH-Serie (50%, 70% und 100% EtOH) vor dem Waschen in drei Änderungen von Xylen (20 taucht jede Änderung) und Abdeckung Abrutschen mit Xylen auf Basis Eindeckmedien. </li></ol> 2. Lektin Färbung <ol><li> Präparieren E13.5 und E14.5 trachealen Lungengewebe als 1,1 bis 1,4 in Schritten beschrieben. Mit Glastransferpipetten Ort Gewebe in Schraubdeckel Fläschchen. Fix trachealen Lungengewebe mit 2 ml2% PFA-Lösung über Nacht bei 4 ° C. Nach der Fixierung spülen Proben in PBS dreimal für jeweils 10 Minuten zu waschen. </li><li> Bereiten Blocking-Puffer, in der Regel um ein Endvolumen von 10 ml Lösung. Mit 0,1 g BSA (1%) auf 8 ml PBS. Erlauben BSA aufzulösen. Fügen 0,2 ml Ziegenserum (2%) 0,03 ml von Triton X-100 (0,3%). Bringen Endvolumen auf 10 ml mit PBS. Block Proben für 1 Stunde in 0,5 ml Puffer bei Raumtemperatur blockiert. </li><li> Entfernen Blockierungspuffer eine Transferpipette und ersetzen mit Lektin Lösung, die aus 50 ug / ul Lektin, 10% Ziegenserum und PBS. Verwenden Sie 250 ul Lektinlösung pro Probe. Inkubieren über Nacht bei 4 ° C. Achten Sie darauf, das Glas Fläschchen mit Gewebe mit Aluminiumfolie zu bedecken. Nach Inkubation mit Lektin-Lösung gründlich Proben in PBS dreimal für 10 min. </li><li> Platz Explantate in Agarose-beschichteten Petrischalen genug PBS, die Proben zu decken. Fotografieren ganze Halterungen ein Fluoreszenz-Binokular mit. Wählen Sie das geeignet friate Filter zur Detektion Fluoreszenz. Lectin PNA ist in der Regel an GFP gekoppelt. </li></ol> 3. Ganze Berge Immunfluoreszenzanfärbung und konfokale Mikroskopie <ol><li> Isolieren trachealen Lungengewebe, Transfer zum 4 ml Glas Schraubverschluss Fläschchen und fixieren über Nacht in 4% PFA. E11,5 Gewebe kann in 2% PFA fixiert werden. Shop in Methanol 100%. Die Proben können bei -20 ° C mehrere Monate gelagert werden. </li><li> Entfernen Sie unter Verwendung von Methanol Transferpipette und Permeabilisierung Proben Dent Bleach mit (4 Teilen Methanol, 1 Teil DMSO und 1 Teil 30% H 2 O 2) für 2 Stunden. Hydrats Gewebe in einer abgestuften Reihe von Methanol in PBS verdünnt, wie folgt: 100% Methanol, 75% Methanol, 50% Methanol, 25% Methanol, 100% PBS. Inkubiere 10 Minuten bei Raumtemperatur während jeder Stufe der Hydratisierung. </li><li> Block Gewebes in 0,5% Blockierungsreagenz in PBS verdünnt (siehe Materialien für Details) für zwei Stunden bei Raumtemperatur unter Rühren. </li><li> Verdünnte primärer Antikörper in BlockingLösung (Sox9 1: 100, Nkx2.1 1: 200, αSMA 1: 250) und Inkubation Proben über Nacht bei 4 ° C. Waschproben mit PBS fünfmal bei Raumtemperatur. Führen Sie jede Wäsche für 1 Stunde. </li><li> Anwenden sekundären Antikörper bei einer 1: 500-Verdünnung in 0,5% Blockierungslösung. Wählen Sie sorgfältig Sekundärantikörper Bindung zwischen Sekundärantikörper zu verhindern. über Nacht bei 4 ° C in einem dunklen Raum inkubieren. Waschproben dreimal für 20 min bei Raumtemperatur. Dehydratisieren Proben in einer abgestuften Reihe von Methanol in PBS verdünnt, wie folgt: 25% Methanol, 50% Methanol 75% Methanol, 100% Methanol, 10 min jeden Schritt. Stellen Sie sicher, dass die Proben mit Aluminiumfolie bedeckt bleiben und minimieren Belichtung: HINWEIS. Gewebe kann nun bei 4 ° C für mehrere Wochen gelagert werden, bis photographiert. </li><li> Transfer - Proben , um benutzerdefinierte Stufe Platten, entfernen Methanol und klar mit etwa 200 ul Murrays klare Lösung 19,20 (2 Teile Benzylbenzoat, 1 Teil Benzylalkohol) sofort befErz-Bildgebung. Fotografieren Sie mit einem konfokalen Mikroskop. Verarbeitung und Analyse von Bild Imaging-Software. </li></ol> 4. Zellproliferation <ol><li> Injizieren E11.5 trächtigen Mäusen intraperitoneal mit einer Lösung von BrdU in einer Konzentration von 100 ug BrdU / g Körpergewicht. Sacrifice weiblich, wie in Abschnitt 1 des Protokolls beschrieben und isolieren Embryonen bei E12,5 oder E13.5. Mit Messerklingen, die Verbrauchs Köpfe und unteren Teil des Körpers unterhalb Brusthöhle. </li><li> Legen Sie thorakalen Gewebe in 4 ml Fläschchen Kappe schrauben und reparieren in 1 ml 4% PFA über Nacht. Waschproben mit PBS zweimal für 5 min und entwässern Proben durch eine Ethanolreihe in destilliertem Wasser bis zu 70% Ethanol verdünnt, wie folgt: 30%, 50% und 70% Ethanol, 5 min jeden Schritt. <ol><li> Prüfmuster in mittlerer Größe Bildschirm-Kassetten. Prozess Gewebe für Paraffineinbettung mit und automatisierten Prozessor. Stellen Sie einen Zyklus wie folgt zusammen: sechs Änderungen von Alkohol für jeweils 8 min, drei Änderungen von Xylen für 6 min jeweils drei cHanges von Paraffin, 25 min, 9 min und 8 min. </li></ol></li><li> Einbetten in Paraffin, das Gewebe in gewünschte Position auszurichten 6 um quer zu erzeugen oder Längsschnitte, wie in Abschnitt 1. Platz Abschnitte auf Folien beschrieben und ermöglichen Gewebe haften auf Folie wärmer Satz bei 42 ° C für 1 Stunde gleiten. </li><li> Backen Sie Dias, auf ihren Seiten, über Nacht in einem Ofen bei 56 ° C. Die Objektträger in Kunststoff-Racks. De-Paraffin säubern Folien durch Eintauchen in drei Änderungen von 100% Xylene, 10 min pro Wechsel. Verwenden 200 ml Xylol vollständig zu Folien unterzutauchen. Rehydrieren Folien unter Verwendung von abgestuften Serie EtOH (100%, 70%, 50% und 30%, 5 min pro Schritt unter Rühren) zu PBS (5 min). </li><li> Führen Antigen-Retrieval 10 mM Citratpuffer, pH 6 Zu 100 ml Citratpuffer Mischung 18 ml 0,1 M Citrat-Citronensäure-monohydrat und 82 ml 0,1 M Natrium herzustellen. <ol><li> Platz Proben in Kunststoff Färbetrog gefüllt mit Antigen-Retrieval-Lösung und Mikrowelle für 6,5 min bei hoher Leistung. In distilled Wasser Glasküvette für verdampfte-Citrat-Puffer und reheat bei 40% Leistung für 6 min zu kompensieren. </li><li> Füllen Sie Coplin Glas mit Wasser nach oben, und aufwärmen wieder bei 40% Leistung für 6 min. Mikrowelle Zeiten können auf Mikrowelle benutzt variieren. </li><li> Erlauben Folien für 20 min bei Raumtemperatur vor dem Waschen Folien in destilliertem Wasser für 1 min, gefolgt von PBS für 5 Minuten abkühlen lassen. Nach dem PBS waschen Blockobjektträger für 2 Stunden in TBS Blockierungslösung (2,425 g Tris-Base und 8,765 g NaCl verdünnt in 1 l destilliertem Wasser) 10% Eselserum und 1% BSA enthält. </li></ol></li><li> Hinzufügen primären Antikörpern, verdünnt in Blockierlösung (TBS, enthaltend 10% Eselserum und 1% BSA). BrdU (Mitose-Marker), Nkx2.1 (Atemwege Epithel), Sox9 (Zellen, die wird Anlass zu Knorpel geben) und αSMA (glatte Muskelzellen). Inkubiere Objektträger über Nacht bei 4 ° C. Verwenden Sie Overlay-Methode Antikörper zu erhalten. Bewerben 180 ul Antikörper an eine Dichtung und befestigen Sie dann Schieber als ob DeckglasKlingeln. </li><li> Trennen Dichtung durch Schieber in destilliertes Wasser getaucht wird. Nach dem Entfernen der Dichtung, nicht gebundenen primären Antikörper waschen von sechs 5 min wäscht Durchführung mit TBS 0,1% Tween-20 enthält. <ol><li> Inkubiere Objektträger mit Antikörper Sekundär verdünnten Lösung bei einer Verdünnung von 1 in Blockierungs: 200, 1 Stunde bei Raumtemperatur. Wählen Sekundärantikörper sorgfältig unerwünschte Bindung zwischen ihnen zu verhindern. Entfernen ungebundenen sekundären Antikörper, indem es drei 5 Minuten Waschungen mit TBS, das 0,1% Tween. </li><li> Waschen Sie Folien in 0,1 M Tris-Base zweimal für 5 min und dann 0,05 M Tris-Base zweimal für 5 min. Die Objektträger können in 0,05 M Tris-Base gelassen werden, während coversliping mit Montage Medien mit oder ohne DAPI (1,5 ug / ml). Shop Dias in Dia-Ordner bei 4 ° C und vor Licht schützen, indem Ordner mit Aluminiumfolie abdecken. </li></ol></li><li> Visualisieren Färbung und Fotografie unter Verwendung eines automatisierten Fluoreszenzmikroskop. Graf markierte Zellen und Gesamt Zellen pro Feld fotografiert bei20X und 40X, um zu bestimmen Verhältnisse von Zellen zu Gesamtzellen vermehren. </li></ol>

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&quot;Die Autoren haben nichts zu offenbaren.&quot;

Veranstaltungen der Morphogenese der Atemwege zugrunde liegen, sind nicht vollständig verstanden, insbesondere die für die Strukturierung der leitenden Atemwege erforderlichen Prozesse. Frühere Studien haben ex vivo - Techniken verwendet , wobei die Entwicklung Explantate kultiviert werden an der Luft-Flüssigkeit - Zwischenphasen - oder eingebettet in Matrigel 21,22. Diese Studien haben gezeigt, wie Wachstumsfaktoren, die Strukturierung der Entwicklungs Trachea und die Bildung von Trachealknorpel...

Respirationstrakt Entwicklung wird durch embryonaler Tag 9 (E9) mit dem Auftreten von Nkx2.1 - positiven Zellen in der Bauch endodermalen foregut 1,2 eingeleitet. Ösophagus-Trachealtubus Trennung wird durch E11.5 lösen , wenn die Rohre als getrennte Einheiten unterschieden werden kann, die jeweils 3 durch mesenchymale Gewebe umgeben. Wnt - Signalisierung spielt eine Schlüsselrolle in der Spezifikation des Respirationstraktes wie Deletion Wnt2 und Wnt2b durch die splanchnic Mesenchym und Löschung von β-Catenin von der endodermalen respiratorischen Epithels exprimiert wird in Lunge agenesis 4,5 führen. Unsere früheren Studien festgestellt , dass das Löschen von Wls, einer Ladung Rezeptor vermittelnde Sekretion aller Wnt - Liganden, von den endodermaler Atemwege führt zu Lungenhypoplasie, Mängel bei der pulmonalen Gefäßentwicklung und Fehl Strukturierung der trachealen Mesenchyms 6,7. Diese Daten unterstützen die Bedeutung der epithelial-mesenchymalen cross sprechen bei der Zelldifferenzierung und der Beschreibung , wie es auch in anderen Studien 8,9 gezeigt wurde. Die Untersuchung der frühesten Stadien der Lungenentwicklung stützt sich auf genetische, in vitro und ex vivo - Techniken , die uns besser erlaubt haben , Mechanismen zu verstehen , Atem Identität Fahr 16.10. Ganze Lunge Explantatkulturen am Luft Flüssigkeit Interphase wurden in frühen Stadien der Lungenverzweigungs Morphogenese 10,17,18 die Effekte der Wachstumsfaktoren zu untersuchen weithin verwendet. Während dieses Verfahren als Auslesen von morphologischen Veränderungen verwendet wird, wie beispielsweise Verzweigungs Morphogenese und Genexpressionsmodulation, ist es für das Studium der frühen Stadien des Entwicklungsprozesses begrenzt, da die Kultur selbst nicht die Entwicklung der Vaskulatur 17 unterstützt. Entwicklung Trachealknorpels erfordert längere Inkubationszeiten, die nicht mit dieser Kultur-Technik kompatibel sind. Um Analyze die Rolle der Wnt-Signal während der Atemwege Bildung haben wir Standardtechniken angepasst auf die Bedürfnisse unserer embryonalen Studien zu erfüllen. Wir haben Volumina geändert, Färbungszeiten, Bearbeitungs Radfahren für Paraffineinbettung und den Zeitpunkt für die Reinigung der Tracheal-Lungengewebe. Das Hauptziel der Techniken in der vorliegenden Studie beschrieben Optimierung war die frühesten Stadien der trachealen Entwicklung bei Mäusen zu analysieren, die von E11 bis E14,5 stattfinden. Unter Verwendung der Reportermäuse Linie Axin2LacZ wir genau bestimmten Stellen von Wnt / β-Catenin - Aktivität in der Entwicklung von trachealen Mesenchym. Wir haben auch Lektin Färbeverfahren für ganze Berg Luftröhrengewebe angepasst. So konnten wir mesenchymalen Verdichtungen zu visualisieren und zu Websites, vorherzusagen, wo Chondrogenese stattfinden wird. Die Färbung der ganze Berg und Abschnitte von embryonalem Gewebe erhalten von WlsShhCre Mäuse, gepaart mit erweiterten Mikroskopietechniken, erlaubt uns , die Rolle der Wnt - Liganden durch die tra produziert zu enthüllenCheal Epithel in trachealen Musterung.

<table><tbody><tr><td>Anti Sox9 ab.</td><td>Millipore</td><td>AB5535</td><td>1:400 , rabbit</td></tr><tr><td>Anti Sox9 ab.</td><td>Santa Cruz</td><td>Sc-20095</td><td>1:50, rabbit</td></tr><tr><td>Anti Smooth Muscle Actin ab.</td><td>Sigma</td><td>A5228</td><td>1:2k, mouse</td></tr><tr><td>Anti NKX2.1 ab.</td><td>Seven Hills</td><td>n/a</td><td>1:100, guinea pig</td></tr><tr><td>Anti NKX2.1 ab.</td><td>Seven Hills</td><td>n/a</td><td>1:400, mouse</td></tr><tr><td>Anti Brdu ab.</td><td>Abcam</td><td>AB1893</td><td>1:200, sheep</td></tr><tr><td>Anti Brdu ab.</td><td>Santa Cruz</td><td>Sc-32323</td><td>1:4k, mouse</td></tr><tr><td>PNA Lectin</td><td>Sigma</td><td>L 7381</td><td></td></tr><tr><td>Secondary antibodies</td><td>Life technologies</td><td></td><td>Alexa fluor Molecular probes</td></tr><tr><td>K&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;Fe(CN)&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma</td><td>P8131</td><td></td></tr><tr><td>K&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;Fe(CN)&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3289</td><td></td></tr><tr><td>MgCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M9272</td><td></td></tr><tr><td>NaDOC</td><td>Life Technologies</td><td>89905</td><td></td></tr><tr><td>NP&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;O</td><td>Life Technologies</td><td>85124</td><td></td></tr><tr><td>Alcian Blue 8GX</td><td>Sigma</td><td>A-3157</td><td></td></tr><tr><td>Fisher brand super-frost plus</td><td>Fisher</td><td>12-550-15</td><td></td></tr><tr><td>PFA (16%)</td><td>EMS</td><td>15710</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Gibco</td><td>70011-044</td><td></td></tr><tr><td>Fetal Calf Serum</td><td>Sigma</td><td>11K413</td><td></td></tr><tr><td>Blocking reagent</td><td>Invitrogen</td><td></td><td>Component of TSA kit #2&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; ( T20932)</td></tr><tr><td>BrDu</td><td>Sigma</td><td>B5002-5g</td><td></td></tr><tr><td>Vectashield mounting medium</td><td>Vector labs</td><td>H-1000</td><td></td></tr><tr><td>Permount</td><td>Fisher</td><td>SP15-500</td><td></td></tr><tr><td>Tissue-loc cassettes Histoscreen</td><td>Fisher</td><td>C-0250-GR</td><td></td></tr><tr><td>Biopsy cassettes</td><td>Premiere</td><td>BC0109</td><td>Available in different colors</td></tr><tr><td>Nuclear fast red&amp;nbsp; Kernechtrot 0.1%</td><td>Sigma</td><td>N3020</td><td></td></tr><tr><td>Citric acid</td><td>Sigma</td><td>C1909-500G</td><td></td></tr><tr><td>Sodium citrate tribasic dihydrate</td><td>Sigma</td><td>S4641-1Kg</td><td></td></tr><tr><td>Trizma hydrochloride</td><td>Sigma</td><td>T5941-500G</td><td></td></tr><tr><td>Xylene</td><td>Pharmco-AAPER</td><td>399000000</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Pharmco-AAPER</td><td>111000200</td><td></td></tr><tr><td>Micro knives</td><td>FST</td><td>10318-14</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #5 ceramic coated</td><td>FST</td><td>11252-50</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #5CO</td><td>FST</td><td>11295-20</td><td></td></tr><tr><td>Dumont # 5</td><td>FST</td><td>91150-20</td><td></td></tr><tr><td>Thermo/Shandon Excelsior ES</td><td>Thermo Fisher</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microtome</td><td>Leica</td><td>RM2135</td><td></td></tr><tr><td>Nikon i90</td><td>Nikon</td><td></td><td>Wide field microscope</td></tr><tr><td>NikonA1Rsi</td><td>Nikon</td><td></td><td>Confocal microscopy. Settings:NikonA1 plus camera, scanner: Galvano, detector:DU4. Optics Plan Apo lambda 10X. Modality: Widefield fluorescence laser confocal.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Leica MS 16 FA</td><td>Leica</td><td></td><td>Fluorescence Dissecting microscope</td></tr><tr><td>Zeiss</td><td>Zeiss</td><td></td><td>Automated fluorescence microscope</td></tr><tr><td>Leica Application suite</td><td>Leica</td><td></td><td>Leica imaging software</td></tr><tr><td>NIS</td><td>Nikon</td><td></td><td>Nikon imaging software</td></tr><tr><td>IMARIS</td><td>Bitplane</td><td></td><td>Imaging processing software</td></tr></tbody></table>

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.

Wnt / β-Catenin-Aktivität Ganze Berge Lac-Z - Färbung wurde in Tracheal-Lungengewebe von Embryonen aus Reporter Axin2 Lac -Z Mäuse 11 getrennt nachgewiesen werden . Seiten der Färbung zeigen Wnt / β-Catenin-Aktivität. Analyse von Abschnitten ganze Berg Färbung bestimmt, dass Wnt / β-Catenin-Aktivität im Mesenchym der Trachea vorhanden war und in Mesenchym der peripheren Regio...

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Studying Wnt Signaling During Patterning of Conducting Airways

Die Verwendung von Reporter - Mäuse gekoppelt ganze Berg und Abschnitt Färbung, Mikroskopie und in - vivo - Tests erleichtert die Analyse der Mechanismen , die die normale Strukturierung der Atemwege zu Grunde liegen. Hier beschreiben wir, wie diese Techniken zur Analyse der Wnt-Signal während trachealen Entwicklung beigetragen.

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 ...

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Research

JoVE Journal

Developmental Biology

7.3K Aufrufe.  Cincinnati Children’s Hospital Medical Center.  Die Verwendung von Reporter - Mäuse gekoppelt ganze Berg und Abschnitt Färbung, Mikroskopie und in - vivo - Tests erleichtert die Analyse der Mechanismen , die die normale Strukturierung der Atemwege zu Grunde liegen. Hier beschreiben wir, wie diese Techniken zur Analyse der Wnt-Signal während trachealen Entwicklung beigetragen. 

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Using Confocal Analysis of Xenopus laevis to Investigate Modulators of Wnt and Shh Morphogen Gradients

This protocol describes a method to visualise ligands distributed across a field of cells. The ease of expressing exogenous proteins, together with the large size of their cells in early embryos, make Xenopus laevis a useful model for visualising GFP-tagged ligands. Synthetic mRNAs are efficiently translated after injection into early stage Xenopus embryos, and injections can be targeted to a single cell. When combined with a lineage tracer such as membrane tethered RFP, the injected cell (and its descendants) that are producing the overexpressed protein can easily be followed. This protocol describes a method for the production of fluorescently tagged Wnt and Shh ligands from injected mRNA. The methods involve the micro dissection of ectodermal explants (animal caps) and the analysis of ligand diffusion in multiple samples. By using confocal imaging, information about ligand secretion and diffusion over a field of cells can be obtained. Statistical analyses of confocal images provide quantitative data on the shape of ligand gradients. These methods may be useful to researchers who want to test the effects of factors that may regulate the shape of morphogen gradients.

Using Confocal Analysis of Xenopus laevis to Investigate Modulators of Wnt and Shh Morphogen Gradients

The manuscript here provides a simple set of methods for analysing the secretion and diffusion of fluorescently tagged ligands in Xenopus. This provides a context for testing the ability of other proteins to modify ligand distribution and allowing experiments that may give insight into mechanisms regulating morphogen gradients.

Mittels konfokaler Analyse<em&gt; Xenopus laevis</em&gt; Um Modulatoren der Wnt und Shh Morphogen Gradienten Untersuchen

This protocol describes a method to visualise ligands distributed across a field of cells. The ease of expressing exogenous proteins, together with the ...

Forschung

Entwicklungsbiologie

The Power of Simplicity: Sea Urchin Embryos as in Vivo Developmental Models for Studying Complex Cell-to-cell Signaling Network Interactions

Remarkably few cell-to-cell signal transduction pathways are necessary during embryonic development to generate the large variety of cell types and tissues in the adult body form. Yet, each year more components of individual signaling pathways are discovered, and studies indicate that depending on the context there is significant cross-talk among most of these pathways. This complexity makes studying cell-to-cell signaling in any in vivo developmental model system a difficult task. In addition, efficient functional analyses are required to characterize molecules associated with signaling pathways identified from the large data sets generated by next generation differential screens. Here, we illustrate a straightforward method to efficiently identify components of signal transduction pathways governing cell fate and axis specification in sea urchin embryos. The genomic and morphological simplicity of embryos similar to those of the sea urchin make them powerful in vivo developmental models for understanding complex signaling interactions. The methodology described here can be used as a template for identifying novel signal transduction molecules in individual pathways as well as the interactions among the molecules in the various pathways in many other organisms.

The Power of Simplicity: Sea Urchin Embryos as in Vivo Developmental Models for Studying Complex Cell-to-cell Signaling Network Interactions

This video article details a straightforward in vivo methodology that can be used to systematically and efficiently characterize components of complex signaling pathways and regulatory networks in many invertebrate embryos.

Die Kraft der Einfachheit: Seeigel Embry als<em&gt; In Vivo</em&gt; Entwicklungsmodelle für komplexe Zell-zu-Zell-Signalnetzwerk Wechselwirkungen Studieren

Remarkably few cell-to-cell signal transduction pathways are necessary during embryonic development to generate the large variety of cell types and ...

Mouse Embryonic Lung Culture, A System to Evaluate the Molecular Mechanisms of Branching

Lung primordial specification as well as branching morphogenesis, and the formation of various pulmonary cell lineages requires a specific interaction of the lung endoderm with its surrounding mesenchyme and mesothelium. Lung mesenchyme has been shown to be the source of inductive signals for lung branching morphogenesis. Epithelial-mesenchymal-mesothelial interactions are also critical to embryonic lung morphogenesis. Early embryonic lung organ culture is a very useful system to study epithelial-mesenchymal interactions. Both epithelial and mesenchymal morphogenesis proceeds under specific conditions that can be readily manipulated in this system (in the absence of maternal influence and blood flow). More importantly this technique can be readily done in a serumless, chemically defined culture media. Gain and loss of function can be achieved using expressed proteins, recombinant viral vectors and/or analysis of transgenic mouse strains, antisense RNA, as well as RNA interference gene knockdown.

Early embryonic lung organ culture is a very useful system to study epithelial-mesenchymal interactions. Both epithelial and mesenchymal morphogenesis proceeds under specific conditions that can be readily manipulated in this system.

Embryonalen Maus-Lung Kultur, A-System, die molekularen Mechanismen des Branching Bewerten

Lung primordial specification as well as branching morphogenesis, and the formation of various pulmonary cell lineages requires a specific interaction of ...

Biologie

Flow Cytometry and Confocal Imaging Analysis of Low Wnt Expression in Axin2-mTurquoise2 Reporter Thymocytes

Measuring Wnt expression levels is essential when trying to identify or test new Wnt therapeutic targets. Previous studies have shown that canonical Wnt signaling operates via a dosage-driven mechanism, motivating the need to study and measure Wnt signaling in various cell types. Although several reporter models have been proposed to represent physiological Wnt expression, either the genetic context or the reporter protein highly influenced the validity, accuracy, and flexibility of these tools. This paper describes methods for acquiring and analyzing data obtained with the Axin2-mTurquoise2 mouse Wnt reporter model, which contains a mutated Axin2em1Fstl allele. This model facilitates the study of endogenous canonical Wnt signaling in individual cells over a wide range of Wnt activity.
This protocol describes how to fully appreciate Axin2-mTurquoise2 reporter activity using cell population analysis of the hematopoietic system, combined with cell surface markers or &#946;-catenin intracellular staining. These procedures serve as a base for implementation and reproduction in other tissues or cells of interest. By combining fluorescence-activated cell sorting and confocal imaging, distinct canonical Wnt expression levels can be visualized. The recommended measurement and analysis strategies provide quantitative data on the fluorescent expression levels for precise assessment of canonical Wnt signaling. These methods will be useful for researchers who want to use the Axin2-mTurquise2 model for canonical Wnt expression patterns.

Signaling levels are known to regulate cell fate, indicating that regulation of Wnt signaling constitutes an interesting therapeutic target. Here, we describe flow cytometry and confocal microscopy analysis methods for a robust murine canonical Wnt signaling reporter model that measures distinct Wnt signaling levels.

Measuring Wnt expression levels is essential when trying to identify or test new Wnt therapeutic targets. Previous studies have shown that canonical Wnt ...

Generation of 3D Whole Lung Organoids from Induced Pluripotent Stem Cells for Modeling Lung Developmental Biology and Disease

Human lung development and disease has been difficult to study due to the lack of biologically relevant in vitro model systems. Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) can be differentiated stepwise into 3D multicellular lung organoids, made of both epithelial and mesenchymal cell populations. We recapitulate embryonic developmental cues by temporally introducing a variety of growth factors and small molecules to efficiently generate definitive endoderm, anterior foregut endoderm, and subsequently lung progenitor cells. These cells are then embedded in growth factor reduced (GFR)-basement membrane matrix medium, allowing them to spontaneously develop into 3D lung organoids in response to external growth factors. These whole lung organoids (WLO) undergo early lung developmental stages including branching morphogenesis and maturation after exposure to dexamethasone, cyclic AMP and isobutylxanthine. WLOs possess airway epithelial cells expressing the markers KRT5 (basal), SCGB3A2 (club) and MUC5AC (goblet) as well as alveolar epithelial cells expressing HOPX (alveolar type I) and SP-C (alveolar type II). Mesenchymal cells are also present, including smooth muscle actin (SMA), and platelet-derived growth factor receptor A (PDGFR&#945;). iPSC derived WLOs can be maintained in 3D culture conditions for many months and can be sorted for surface markers to purify a specific cell population. iPSC derived WLOs can also be utilized to study human lung development, including signaling between the lung epithelium and mesenchyme, to model genetic mutations on human lung cell function and development, and to determine the cytotoxicity of infective agents.

The article describes step wise directed differentiation of induced pluripotent stem cells to three-dimensional whole lung organoids containing both proximal and distal epithelial lung cells along with mesenchyme.

Generierung von 3D-Ganzlungenorganoiden aus induzierten pluripotenten Stammzellen zur Modellierung der Lungenentwicklungsbiologie und -krankheit

Human lung development and disease has been difficult to study due to the lack of biologically relevant in vitro model systems. Human induced pluripotent ...

Modeling Paracrine Noncanonical Wnt Signaling In Vitro

Noncanonical Wnt signaling regulates intracellular actin filament organization and polarized migration of progenitor cells during embryogenesis. This process requires complex and coordinated paracrine interactions between signal-sending and signal-receiving cells. Given that these interactions can occur between various types of cells from different lineages, in vivo evaluation of cell-specific defects can be challenging. The present study describes a highly reproducible method to evaluate paracrine noncanonical Wnt signaling in vitro. This protocol was designed with the ability to (1) conduct functional and molecular assessments of noncanonical Wnt signaling between any two cell types of interest; (2) dissect the role of signal-sending versus signal-receiving molecules in the noncanonical Wnt signaling pathway; and (3) perform phenotypic rescue experiments with standard molecular or pharmacologic approaches.
This protocol was used to evaluate neural crest cell (NCC)-mediated noncanonical Wnt signaling in myoblasts. The presence of NCCs is associated with an increased number of phalloidin-positive cytoplasmic filopodia and lamellipodia in myoblasts and improved myoblast migration in a wound-healing assay. The Wnt5a-ROR2 axis was identified as a crucial noncanonical Wnt signaling pathway between NCC and second heart field (SHF) cardiomyoblast progenitors. In conclusion, this is a highly tractable protocol to study paracrine noncanonical Wnt signaling mechanisms in vitro.

Modeling Paracrine Noncanonical Wnt Signaling In Vitro

The present study outlines a highly reproducible and tractable method to study paracrine noncanonical Wnt signaling events in vitro. This protocol was applied to evaluate the impact of paracrine Wnt5a signaling in murine neural crest cells and myoblasts.

Modellierung parakriner nichtkanonischer Wnt-Signalwege in vitro

Noncanonical Wnt signaling regulates intracellular actin filament organization and polarized migration of progenitor cells during embryogenesis. This ...

Light-sheet Fluorescence Microscopy to Capture 4-Dimensional Images of the Effects of Modulating Shear Stress on the Developing Zebrafish Heart

The hemodynamic forces experienced by the heart influence cardiac development, especially trabeculation, which forms a network of branching outgrowths from the myocardium. Genetic program defects in the Notch signaling cascade are involved in ventricular defects such as Left Ventricular Non-Compaction Cardiomyopathy or Hypoplastic Left Heart Syndrome. Using this protocol, it can be determined that shear stress driven trabeculation and Notch signaling are related to one another. Using Light-sheet Fluorescence Microscopy, visualization of the developing zebrafish heart was possible. In this manuscript, it was assessed whether hemodynamic forces modulate the initiation of trabeculation via Notch signaling and thus, influence contractile function occurs. For qualitative and quantitative shear stress analysis, 4-D (3-D+time) images were acquired during zebrafish cardiac morphogenesis, and integrated light-sheet fluorescence microscopy with 4-D synchronization captured the ventricular motion. Blood viscosity was reduced via gata1a-morpholino oligonucleotides (MO) micro-injection to decrease shear stress, thereby, down-regulating Notch signaling and attenuating trabeculation. Co-injection of Nrg1 mRNA with gata1a MO rescued Notch-related genes to restore trabeculation. To confirm shear stress driven Notch signaling influences trabeculation, cardiomyocyte contraction was further arrested via tnnt2a-MO to reduce hemodynamic forces, thereby, down-regulating Notch target genes to develop a non-trabeculated myocardium. Finally, corroboration of the expression patterns of shear stress-responsive Notch genes was conducted by subjecting endothelial cells to pulsatile flow. Thus, the 4-D light-sheet microscopy uncovered hemodynamic forces underlying Notch signaling and trabeculation with clinical relevance to non-compaction cardiomyopathy.

Here, we present a protocol to visualize developing hearts in zebrafish in 4-Dimensions (4-D). 4-D imaging, via light-sheet fluorescence microscopy (LSFM), takes 3-Dimensional (3-D) images over time, to reconstruct developing hearts. We show qualitatively and quantitatively that shear stress activates endocardial Notch signaling during chamber development, which promotes cardiac trabeculation.

Licht-Blatt Fluoreszenz-Mikroskopie, 4-dimensionale Bilder über die Auswirkungen der modulierende Schubspannung auf entwickelnden Zebrafisches Herzen erfassen

The hemodynamic forces experienced by the heart influence cardiac development, especially trabeculation, which forms a network of branching outgrowths ...

Biotechnik

Ein umfassender Überblick über die Protokolle für embryonale Hautexplantatkulturen von Vögeln

Using Avian Skin Explants to Study Tissue Patterning and Organogenesis

The developing avian skin during embryogenesis is a unique model that can provide valuable insights into tissue patterning. Here three variations on skin explant cultures to examine different aspects of skin development are described. First, ex vivo organ cultures and manipulations offer researchers opportunities to observe and study the development of feather buds directly. Skin explant culture can grow for 7 days enabling direct analysis of cellular behavior and 4D imaging at intervals during this growth period. This also allows for physical and molecular manipulations of culture conditions to visualize tissue response. For example, growth factor-coated beads can be applied locally to induce changes in feather patterning in a limited area. Alternatively, viral transduction can be delivered globally in the culture media to up or downregulate gene expression. Second, the skin recombination protocol allows researchers to investigate tissue interactions between the epidermis and mesenchyme that are derived from different skin regions, different life stages, or different species. This affords an opportunity to test the time window in which the epithelium is competent to respond to signals and its ability to form different skin appendages in response to signals from different mesenchymal sources. Third, skin reconstitution using dissociated dermal cells overlaid with intact epithelium resets skin development and enables the study of the initial processes of periodic patterning. This approach also enhances our ability to manipulate gene expression among the dissociated cells before creating the reconstituted skin explant. This paper provides the three culture protocols and exemplary experiments to demonstrate their utility.

Autor im Rampenlicht: Einblick in die aktuellen experimentellen Explantationsmethoden für Vogelhaut

Here we describe protocols for three types of avian embryonic skin explant cultures that can be used to examine tissue interactions, 4D imaging timelapse movie (3D plus time), global or local perturbation of molecular function, and systems biology characterization.

Verwendung von Vogelhautexplantaten zur Untersuchung der Gewebemusterung und Organogenese

The developing avian skin during embryogenesis is a unique model that can provide valuable insights into tissue patterning. Here three variations on skin ...

Studieren Wnt Signaling Während Patterning of Conducting Airways

Zusammenfassung

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Kapitel in diesem Video

Mittels konfokaler Analyse

Die Kraft der Einfachheit: Seeigel Embry als

Embryonalen Maus-Lung Kultur, A-System, die molekularen Mechanismen des Branching Bewerten

Flow Cytometry and Confocal Imaging Analysis of Low Wnt Expression in Axin2-mTurquoise2 Reporter Thymocytes

Generierung von 3D-Ganzlungenorganoiden aus induzierten pluripotenten Stammzellen zur Modellierung der Lungenentwicklungsbiologie und -krankheit

Modellierung parakriner nichtkanonischer Wnt-Signalwege in vitro

Licht-Blatt Fluoreszenz-Mikroskopie, 4-dimensionale Bilder über die Auswirkungen der modulierende Schubspannung auf entwickelnden Zebrafisches Herzen erfassen

Verwendung von Vogelhautexplantaten zur Untersuchung der Gewebemusterung und Organogenese

Verwendung von Vogelhautexplantaten zur Untersuchung der Gewebemusterung und Organogenese

Verwendung von Vogelhautexplantaten zur Untersuchung der Gewebemusterung und Organogenese