È necessario avere un abbonamento a JoVE per visualizzare questo. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Method Article
Un approccio per l'analisi della migrazione e il destino finale di aviaria cellule della cresta neurale a quaglie-chick embrioni chimera è descritta. Questo metodo è una tecnica semplice e diretto per il tracciamento cellule della cresta neurale durante la migrazione e la differenziazione che sono altrimenti difficili da distinguere all'interno di un embrione di pollo non manipolata.
Embrioni di uccelli fornire una piattaforma unica per studiare molti processi vertebrati sviluppo, a causa della facile accesso degli embrioni all'interno dell'uovo. Chimerici embrioni di uccelli, in cui è trapianto di tessuto donatore quaglie in un embrione di pollo in ovo, combinano la potenza di etichettatura indelebile genetica di popolazioni cellulari con la facilità di manipolazione presentata dalla embrione aviaria.
Quail-pulcino chimere sono uno strumento classico per il tracciamento migratori cellule della cresta neurale (CNC) 1-3. CNC sono una popolazione transitoria migratoria delle cellule nell'embrione, che sono originari della regione dorsale del 4 in via di sviluppo del tubo neurale. Sono sottoposte a uno di transizione epitelio mesenchimale e successivamente migrare verso altre regioni dell'embrione, dove si differenziano in vari tipi cellulari tra cui la cartilagine 5-13, 11,14-20 melanociti, neuroni e glia 21-32. I CNC sono multipotenti, e il loro destino finale è influenzato da 1) la regione del tubo neurale in cui hanno origine lungo l'asse rostro-caudale dell'embrione 11,33-37, 2) i segnali provenienti da cellule vicine mentre migrano 38-44, e 3) il microambiente della loro definitiva destinazione all'interno dell'embrione 45,46. Tracing queste cellule dal loro punto di origine al tubo neurale, alla loro posizione finale e il destino all'interno dell'embrione, fornisce informazioni importanti sui processi evolutivi che regolano patterning e l'organogenesi.
Il trapianto di regioni complementari del tubo neurale del donatore (omotopi innesto) o di diverse regioni del tubo neurale del donatore (trapianto eterotopico) può rivelare differenze di pre-specifiche della NCC lungo l'asse rostro-caudale 2,47. Questa tecnica può essere ulteriormente adattata per trapiantare un compartimento unilaterale del tubo neurale, in modo tale che un lato è derivato da tessuto donatore, e resti lato controlaterale imperturbato nell'embrione ospite, yiElding un controllo interno all'interno del campione stesso 2,47. Può anche essere adattato per il trapianto di segmenti del cervello in embrioni successive, dopo HH10, quando il tubo anteriore neurale è chiuso 47.
Qui riportiamo le tecniche per la generazione di quaglia-chick chimere Con il trapianto del tubo neurale, che consentono di rintracciare CNC migratori provenienti da un segmento discreta del tubo neurale. Specie-specifica etichettatura dei donatori cellule derivate con la quaglia anticorpo specifico QCPN 48-56 consente al ricercatore di distinguere donatore e cellule ospiti al punto finale sperimentale. Questa tecnica è molto semplice, poco costoso, e ha molte applicazioni, tra cui il destino-mapping, linea cellulare l'analisi e l'individuazione pre-patterning eventi lungo l'asse rostro-caudale 45. A causa della facilità di accesso al embrione aviaria, la quaglia-pulcino tecnica innesto può essere combinato con altre manipolazioni, inclusi ma non limitati a ablazione lente 40, l'iniezione di molecole inibitrici 57,58 o manipolazione genetica mediante elettroporazione di plasmidi di espressione 59-61, per identificare la risposta di particolari flussi migratori di CNC alle perturbazioni nel programma di sviluppo dell'embrione. Inoltre, questa tecnica innesto può anche essere usato per generare altri embrioni interspecifiche chimerici come quaglia anatra chimere per studiare contributo al NCC morfogenesi craniofacciale, o mouse-pulcino chimere di combinare la potenza di topo genetica con la facilità di manipolazione dell'embrione aviaria 62.
1. Incubare pulcino e uova di quaglia allo stadio desiderato
Per HH9 gli embrioni, i tempi di incubazione tipici variano da 29-33 ore a 38 ° C. 63
2. Preparare le uova per finestre e dissezione
3. Preparare l'embrione di accoglienza per ricevere l'innesto
4. Preparare il tessuto innesto donatore
5. Innesto il tessuto
6. Preparare gli embrioni chimerici per il sezionamento
Tracciare il tessuto trapiantato all'interno dell'embrione host. Ci sono diverse tecniche per l'identificazione dei tessuti quaglia all'interno di un embrione di pollo, compresa l'individuazione di quaglia nucleoli mediante colorazione ematossilina (nuclei di quaglia sono molto grandi, inclusioni di colorazione più scura rispetto a nuclei pulcino), il Feulgen-Rossenbeck reazione, acridina-arancio o biz-benzammide macchia in combinazione con la microscopia elettronica, o per le quaglie immunomarcatura specifici antigeni 3,47,65,66. Qui usiamo l'antigene QCPN e standard intero-mount o sezione tecniche di immunofluorescenza per identificare le cellule della cresta neurale di quaglia in quaglia-chick chimere (Figura 4). Questa tecnica offre la massima flessibilità nel disegno sperimentale, come la immunofluorescenza QCPN possono anche essere combinati con altri anticorpi per identificare cellule differenziate derivate da tessuto del donatore (quaglie). Utilizzare Standard whole-mount o tecniche di immunofluorescenza sezione di etichettare quaglia cellule derivate in chimere.
7. Risultati rappresentativi
Una immagine rappresentativa della regione innestata del tubo neurale, dopo 6h di ri-incubazione (per HH11) mostra prevede l'incorporazione della innestato donatore (quaglie) tessuto nell'ospite (chick) del tubo neurale (Figura 4A). Gli embrioni che mostrano integrazione incompleta del trapianto, o lo sviluppo asimmetrico della regione cranica o somiti dopo reincubation deve essere eliminata.
Sezione attraverso la regione innestato a HH11 CNC show etichettati con HNK-1 migrazione lateralmente dal tubo neurale. Quail cellule che contribuiscono al flusso NCC migratorio, e al tubo neurale, sono chiaramente etichettati con QCPN (Figura 4B).
Nelle fasi successive, quaglia NCC-cellule derivate possono essere ricondotti alla loro tessuto bersaglio finale. QCPN cellule marcate si alternano all'interno del mesenchima dell'embrione di pollodel processo mascellare a E5 (Figura 4C).
L'anticorpo QCPN possono essere facilmente combinati con altri anticorpi per esaminare la differenziazione della quaglia derivati NCC per l'ambiente host. Quail neuroni trigeminali NCC-derivati sensoriali sono etichettati da QCPN e Tuj1 anticorpi (Figura 4D).
Figura 1. Panoramica della procedura sperimentale e strumenti necessari. A) Host (chick) e donatori (quaglie) gli embrioni devono essere stage abbinato. Per etichettare il flusso di NCC che contribuisce alla ganglio trigeminale e maxillo-mandibolare regione HH9 è l'ideale. Al HH9, il tubo neurale sta cominciando a chiudere nella regione rostrale, ma non è ancora completamente sigillato. La linea grigia nei diagrammi rappresenta la linea mediana del tubo di chiusura neurale. Le linee tratteggiate bianche indicano le linee di taglio per asportare una regione del mesencefalo lato destro del tubo neurale dall'host e donatore embryos. La regione escisse dell'embrione host viene scartato e il tessuto trapiantato nel donatore per generare l'embrione chimerico. B) gli strumenti necessari sono: a) siringa da 5 ml con 18 ½ ago ipodermico G, b) siringa da 1 ml con 26 ½ piegato ipodermico G ago a 45 °, c), inchiostro di china, d) cancella il nastro di imballaggio, e) pipetta di vetro con la bocca pipettaggio apparato, f) 60 mm-Petri, g) AA pinze, h) curve pinza dentata iris con punte, i) # 5 pinze, forbici sottili j), k) affilato filo di tungsteno, l) tirato ago di vetro, m) parafilm quadrati.
Figura 2. La preparazione delle uova e degli embrioni. A) Sezione trasversale di un uovo, compreso punto di inserimento ideale di 18 ½ ago ipodermico G per il ritiro della luce albumina. B) Dopo aver estratto ~ 3 ml di albumina luce, il tuorlo e abbassa dell'embrione all'interno dell'uovo, permettendo ai ricercatori di tagliare una "finestra" (frecce) in tguscio d'uovo che per accedere al embrione. Inchiostro di china, diluito 1:10 in soluzione di Ringer sterile, può essere iniettato sotto il Blastoderm per fornire contrasto per un facile messa in scena degli embrioni. C) di embrioni di pollo dopo l'inchiostrazione.
Figura 3. Schema ed esempi di scena HH 9 embrioni di donatori e di accoglienza in ogni fase della procedura di innesto. A) embrione ospite Chick. Le linee tratteggiate nel diagramma indicano dove la membrana vitellina dovrebbe essere strappato per accedere al cranio per l'innesto. Una volta strappato il lembo triangolare di membrana vitellina dovrebbe essere sbucciata caudalmente. Box in immagine indica inserto utilizzato (BC). A ') Quail embrione donatore. L'immagine è di embrioni prelevati da donatori uovo e messo in piastra di Petri per la dissezione del tessuto trapiantato. Box in immagine indica inserto utilizzato in (B '). Le linee tratteggiate in diagramma schematico (A ') indicano dove la vitellina e membrane tuorlo deve essere tagliato in modo da rimuovere tha embrione dall'uovo. B) embrione Host con la regione del mesencefalo unilaterale del tubo neurale espunto (frecce bianche) in attesa di trapianto. La linea tratteggiata in schema indica dove i tagli dovrebbero essere di asportare il tubo neurale nella regione del mesencefalo. B ') embrione donatore con la dorsale del tessuto asportato del tubo neurale graft (innesto di tessuto indicato da frecce nere). Linea tratteggiata in figura indica dove i tagli dovrebbero essere in embrione quaglia ad accisa dei tessuti del donatore per il trapianto unilaterale della regione mesencefalo del tubo neurale. C) embrione chimerico dopo il trapianto di quaglia espianto dorsale del tubo neurale nella regione del mesencefalo pulcino.
Figura 4. Immunofluorescenza rilevare quaglia specifico QCPN antigene nucleare del donatore-derivate cellule embrionali chimerico. A) Whole-mount immagine di HH11 chimera (innestato a HH9) che mostra QCPN colorazione in rosso, e HNK-1 colorazione (un marcatore di migrazione CNC) inverde. Ingrandimento 10X, vista dorsale. B) Sezione trasversale dell'embrione (A), mostrando QCPN cellule positive quaglia derivate nel tubo neurale e migratorio NCC co-macchiata di HNK-1 (verde). Ingrandimento 40X. C) Sezione trasversale attraverso il processo mascellare chimera E5 (incubate per tre giorni dopo graft), mostrando QCPN-positivi NCC-cellule derivate (rosso) che sono migrati dalla regione innestato del tubo neurale alla loro posizione finale nell'embrione. Ingrandimento 10X. D) il punto attraverso il contributo E5 chimera mostrando di quaglia derivato NCC al ganglio trigeminale (rosso) e differenziazione in neuroni TuJ1-positivi (verde). Ingrandimento 40X. *, CNC, MP, processo mascellare; NT, tubo neurale, TG, ganglio trigeminale.
L'innesto di quaglia tubo neurale in embrioni di pollo di accoglienza qui descritto è una tecnica semplice e poco costoso per il tracciamento sottopopolazioni specifiche di migrazione NCC provenienti da diverse regioni lungo l'asse rostro-caudale 21,67-69. Questa tecnica sfrutta la facilità di accesso alle embrioni di uccelli (rispetto a embrioni mammiferi) e possono essere combinati con altre tecniche, come l'ablazione del tessuto, l'iniezione di molecole inibitrici, manipolazione genetica ...
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Gli autori ringraziano i membri del laboratorio Lwigale per la critica del manoscritto. SLG è supportato da una Ruth L. Kirschstein NRSA Fellowship dal National Eye Institute (F32 EY02167301). PYL è supportato dal National Eye Institute (EY018050).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagente | Azienda | Numero di catalogo | |
Chick uova | Various - usiamo Texas A & M University Poultry Science Department, TX. | ||
Uova di quaglia | Various - usiamo Egg Ozarks Company, MO. | ||
Egg incubatore (Digital Readout 1502 Sportsman Incubator w / Umidità 110-120 Volt AC) | www.poultrysupply.com | 1502 | |
Dumont AA pinze, Inox con verniciatura epossidica | Strumenti di Scienza Fine | 11210-10 | |
Nastro adesivo | Qualsiasi negozio di forniture per ufficio | ||
Iris curvo pinza | Strumenti di Scienza Fine | 11065-07 | |
Iondia inchiostro | Qualsiasi negozio di forniture per l'arte | ||
Pen / Strep (penicillina, streptomicina) Soluzione | VWR International | 101447-068 | |
Cancella nastro di imballaggio | Qualsiasi negozio di forniture per ufficio | ||
Needle apparecchi tirando | Narashige, Giappone | PE-21 | |
Aghi di vetro tirato, fatto 1,5-1,8 x 100mm tubo di vetro borosilicato capillare | Kimble chase | 34500 99 | |
Tirato pipetta di vetro, realizzata da 5 ¾ "pipetta Pasteur | Fisher Scientific | 13-678-6A | |
Apparecchi Mouth pipetta (tubo aspiratore per il montaggio calibrato pipetta microcapillare) | Sigma-Aldrich | A5177-52A | |
Dumont # 5 pinze | Strumenti di Scienza Fine | 11251-30 | |
Bottegsten filo, diametro 0,1 millimetri | VWR International | AA10404-H2 | |
Porta aghi (nichelato titolare pin) | Strumenti di Scienza Fine | 26018-17 | |
QCPN antisiero | Developmental Studies ibridomi Bank, University of Iowa | QCPN | |
Alexa Fluor anticorpo secondario (per esempio, Alexa Fluor 594 capra anti-topo IgG1) | Invitrogen | A21125 | |
Soluzione di Ringer (2L):
| Tutti i reagenti da Fisher Scientific |
|
Richiedi autorizzazione per utilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE
Richiedi AutorizzazioneThis article has been published
Video Coming Soon