Optimizado<em&gt; Ex-ovo</em&gt; El cultivo de embriones del polluelo a etapas avanzadas de desarrollo

Resumen

Viewing and accessing the chicken embryo during development can be challenging. We have developed an ex ovo method that is simple, cost effective, and can easily be used in a classroom or research setting. This method provides access to the embryo into late stages of embryonic development (HH 40).

Resumen

Research in anatomy, embryology, and developmental biology has largely relied on the use of model organisms. In order to study development in live embryos model organisms, such as the chicken, are often used. The chicken is an excellent model organism due to its low cost and minimal maintenance, however they present observational challenges because they are enclosed in an opaque eggshell. In order to properly view the embryo as it develops, the shell must be windowed or removed. Both windowing and ex ovo techniques have been developed to assist researchers in the study of embryonic development. However, each of the methods has limitations and challenges. Here, we present a simple, optimized ex ovo culture technique for chicken embryos that enables the observation of embryonic development from stage HH 19 into late stages of development (HH 40), when many organs have developed. This technique is easy to adopt in both undergraduate classes and more advanced research laboratories where embryo manipulations are conducted.

Introducción

Ex ovo culturing has played an important role in the study of development of the chicken^{1, 2}. This culturing method has been used to study neurological diseases, limb development, craniofacial development, and as a model to investigate malformations associated with diabetes ^{3, 4, 5}.

There are many variations to the ex ovo technique. The most common approach is to use a Styrofoam cup^6,7,8 or a glass bowl⁵. In these methods, the cup or bowl is lined with plastic wrap to cradle the embryo, a lid is placed on the cup, and the embryo is then placed in an incubator with appropriate humidity⁶. This set up however, can be technically challenging. The first challenge is the plastic wrap that is used to cradle the embryo. This wrap is difficult to work with and often does not adhere to the cup very well. To solve this problem, an elastic band is placed around the cup to hold the wrap in place. Despite this, the wrap can still slip, which is fatal to the embryo. The plastic wrap has the potential to tear or get punctured by forceps or needles that may be used during embryo manipulations and observations. Finally, this set-up is not very stable and students can easily knock the cups over. The height of the cups also makes it very difficult to place the embryo under a stereomicroscope, which has a limited objective to stage height. These challenges make it difficult for undergraduate students to work with live chick embryos in teaching labs, such as advanced developmental biology courses.

The above challenges in the ex ovo method has meant that researchers turn to the windowing method ^9,10 to view embryonic chick development. In this technique, a hole or “window” is made in the eggshell overlying the embryo. The hole can be re-sealed with tape or wax⁹ to allow for further embryonic development. Although the windowing method has some advantages, such as the ability to view embryonic development and easy maintenance, this method also has several limitations. The first is that the window needs to be fairly large in order to view the entire embryo (especially at late stages). Secondly, large windows are difficult to seal; an improper seal will lead to sterility and survivability problems. Using molten wax as a sealant adds another inconvenient and messy step to the protocol. Therefore, although the windowing method may be ideal for chick embryos at young stages (HH 11 – HH 27), viewing the entire embryo at late stages is not easily accomplished.

Here, we describe an improved and simple ex ovo culturing technique¹¹ that avoids the need for high tech equipment, is easy to handle under a stereomicroscope, gives the embryo enough support to perform microscopic manipulations, and enables researchers to view the growth of the embryo in its entirety well into the later stages of development (up to HH 40-41). With these advances in the ex ovo technique, individuals gain access to a more complete understanding of embryonic development. For instance, growth into later stages allows individuals to observe developmental processes that do not occur until this time point, such as ossification, feather development, and advanced limb and eye development. The entire embryo and extraembryonic membranes and vasculature are clearly visible. More advanced research can also be performed, such as, embryonic manipulations (i.e., implanting beadssoaked in inhibitors or inserting barriers between tissue layers), and researchers are then able to observe the effect of the manipulations in later stage embryos.

Protocolo

Nota: Todos los suministros se enumeran en la Tabla 1.

1. Almacenamiento del pollo embriones

1. Incubar huevos de gallina de la cepa de la especie Gallus gallus horizontalmente a ³⁷ ° C, con aproximadamente 40% de humedad y girar los huevos una vez o dos veces al día. Volviendo huevos es importante para evitar que el embrión se adhiera a la cáscara del huevo.
2. No girar el huevo en la 24 horas antes de la creación de la cultura de lo contrario el embrión se encuentra ventral a la masa de yema y puede dañarse al abrir el huevo en el paso 3. Además, mantener los huevos a ^{4 °} C grados para no más de una semana antes de la incubación a "alto" desarrollo pero esto no es lo ideal.

2. Puesta pollo embriones

1. Etapa los embriones de pollo utilizando la hamburguesa y Hamilton ¹² tabla provisional. El escenario ideal para establecer el cultivo ex ovo es HH etapa 19-20 (alrededor de 3 días de incubación) becausa esto es poco después de la cabeza se convierte en 53 HPF.
   Nota: HH etapa 19-20 se caracteriza por los siguientes rasgos morfológicos: somitas se extienden en la mayoría de la cola, sin embargo, el final de la cola permanece no segmentado, el brote de la cola está curvado, el alantoides es pequeña y ha limitado vasculatura, las piernas brotes son más grandes que los de ala-brotes y los ojos son sin pigmentar o tienen un tono grisáceo.

3. Extracción del Embrión de la Shell

1. Antes de extraer el embrión de la cáscara, rocíe la cáscara con etanol al 70% y deje que se seque. No encienda el huevo rápidamente ya que podría dañar el embrión.
2. Con cuidado de no alterar la orientación del huevo, el crack con cuidado el huevo en la parte inferior (es decir, el lado que estaba ventral durante la incubación) y suelte el embrión en una estéril pesan barco (88 x 88 x 23 mm). Limpie sopesar barcos con etanol al 70%. Inspeccionar el embrión para asegurarse de que el saco vitelino no está dañado. Si la yema hcomo quebrado, deseche el embrión, ya que no va a sobrevivir.
3. Observar el embrión para asegurarse de que es viable; el corazón está latiendo, vasculatura parece normal, y no hay anomalías obvias están presentes. Asegúrese de que los bordes del recipiente para pesar están secos.
4. Con una pipeta, soltar 40 l de penicilina / estreptomicina (5.000 unidades de penicilina, 5 mg de estreptomicina por ml) en la parte superior de la albúmina para ayudar a prevenir la infección.

4. Preparación de la Cámara de humedad

1. Coloque una pequeña pila de Kim-toallitas y / o una almohadilla absorbente hecho de algodón en el fondo de un recipiente de plástico estéril (12 x 12 x 6 cm) limpió con etanol al 70%.
2. Añadir, agua destilada estéril para humedecer los Kim-toallitas y / o algodón (aproximadamente 150 ml de agua).

5. Montaje de la Ex Ovo Cultura

1. Coloque el barco pesar que contiene el embrión en la parte superior del relleno húmedo. Luego, coloque la mitad de un plato petri estéril cuadrada (9,5 x 9,5 cm) en la parte superior de la tque pesan barco para formar una tapa suelta.
2. Cubra el recipiente de plástico con su tapa. Presione las dos esquinas de la tapa, asegurando un sello parcial que aún permite una buena circulación de aire dentro de la cámara.
3. Coloque cuidadosamente la configuración en la incubadora a 37 ^o hasta la etapa deseada.
4. Colocar los recipientes de agua en la incubadora para ayudar a controlar la humedad, si un incubador de humedad controlada no está disponible. Esterilizar todo el agua en las cámaras de humedad y en la incubadora y reponer cuando sea necesario durante el período de incubación. 40% de humedad es ideal.

Resultados

Este ex ovo método permite la observación de los embriones desde las primeras etapas de desarrollo (HH 19/20) a las etapas finales de desarrollo (HH 40-41) (Figura 1A y 1B). La creación de la cultura en HH 19-20 aumenta la supervivencia de los embriones en la cultura. Antes de la cabeza de giro (antes de 53 hpf) de supervivencia es muy baja en cultivo y después de la etapa 21, el embrión tiende a pegarse más a la cáscara en la eliminación de por lo menos se obtienen emb...

Discusión

Ex ovo cultivo y de ventanas ambos tienen ventajas y desafíos. Aquí se comparan las ventajas y desafíos de la taza de espuma de poliestireno ex ovo método y el método de ventanas a nuestro ex optimizado ovo método que se muestra aquí. Nuestro método permite la manipulación y la fácil observación del embrión de pollo en las etapas finales de desarrollo y nuestros refinamientos al ex ovo tradicional método ^{1, 2, 3} lo hacen, además, muy fácil de utiliza...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Penicillin/Streptomycin	Sigma	P4458	Make small aliquots to avoid freeze/thaw events
Square Petri Dish			9.5 cm x 9.5 cm
Weigh Boat	Fischer Scientific	8732113	88 x 88 x 23 mm
Ziplock container	Ziplock	N/A	12 cm x 12 cm x 6 cm