ニワトリ胚は、簡単に低コストでメンテナンスできるため、脊椎動物の初期発生の研究に有用な生物モデルです。研究室で繁殖させる生物モデルとは違い、受精鶏卵は外部の提供部門から手に入れることができます。また、卵のメンテナンスと扱いには特別な器具をあまり必要としません。このビデオでは、鶏卵の入手法やメンテナンス、そして発生胚操作の必須テクニックとそれを利用した研究を紹介していきます。

研究室でのニワトリの扱いについて学ぶ前に、メンドリがどのように卵を世話するのか知っておきましょう。産卵前に卵はすでに受精しているのですが、外部の冷たい空気にさらされると発生は停止します。メンドリは巣の中に卵が12個たまったら胚発生させるために温め始めます。そして卵を転がしながら均等に温め胚と殻が癒着するのを防ぎます。うまくいけば、21日後にはヒナが誕生します。

研究に用いる数多くの卵をどのように入手すれば良いのでしょうか？その方法はとても時間がかかりそうですね。しかし、ニワトリは世界中で飼育されているため、受精卵は養鶏場などから簡単に入手できます。特定の発生段階の卵の購入でさえも可能なのです。

研究室に卵が届いたら、13℃から16℃で5日間まで保存できます。準備が整ったら卵を室温に戻します。その後培養温度37℃、湿度60%のロッキングインキュベーターに移し、目的の発生段階に達するまで待ちます。

ニワトリ胚を実験に用いるための準備はわずか数ステップです。まず第一に入手した卵が有精卵であることを確認する必要があります。強い光又はキャンドラーボックスを使って卵を照らします。これはキャンドリングと呼ばれる手法で、血管などの内部構造を観察することで胚の存在を確認できます。

卵を傷つけないことでヒナの生存率は改善されますが、殻は実験の妨げとなります。そこで、ウィンドウ法というテクニックを利用します。

まずは卵を置きその上部に印をつけ、胚が成長する側の面を特定できるようにしておきます。穴を開ける途中で卵黄を傷つけないようにするために、少量のアルブミンつまり卵白を取り除き、胚を殻から遠ざけます。この作業の開始前には、70%のエタノールで殻をしっかりと拭いて殺菌しましょう。殻が乾燥したら卵の丸い方にテープを貼り、滅菌した針でそのテープを通して殻に穴を開けます。卵黄を傷つけないように針を挿入し、5mlのアルブミンを抜き取ります。最後に、アルブミンの漏出を防ぐためにテープでその穴を塞ぎます。

次にウィンドウを開けたい部分にテープを貼り殻をカットしていきます。ハサミでまずは小さな穴を開け、その後円形に広げていきます。テープを貼っておくことで殻の破片が胚に入り込むのを防ぐことができます。

ですが、殻にウィンドウができても、初期胚は小さく透明なため観察しづらいままです。そこで、胚と卵黄を区別できるように希釈した墨汁を使用します。胚の下部にある卵黄に墨汁を注入し拡散させます。すると、胚は黒い背景の中にはっきりと観察できるようになります。実験操作終了後は、ウィンドウをテープで再び封入し、インキュベーターに戻してください。

卵の扱い方の基本を学んだところで、これらテクニックを実際のニワトリ胚研究に応用していきましょう。

キャンドリング法を使うと、殻を割らずに胚の構造を確認できます。例えば、ニワトリの胚にはウイルスを増殖させるために利用される胚体外膜があります。キャンドリングを行い、尿膜腔と気嚢の界面の位置を確認し、尿膜腔にウイルスを直接注入することで胚を傷つけることなく膜に感染させることができます。そして数日後には多数のウイルス粒子を獲得できるはずです。

ウィンドウ法は、胚の発生実験のために極めて有用な手法です。多くの実験はマイクロインジェクション法によりDNAを特定の組織に注入することから始まります。その後、目的の組織周辺に電極を設置し、一時的に電場を加えることで膜を透過させ核酸を細胞に運ぶことができます。

初期胚を実験に使用する場合、透明な胚を可視化するために墨汁を注入する手法が非常に役立ちます。このように、コントラストをはっきりとさせることで 微細な組織領域へのDNA溶液の微量注入が可能となります。さらに、このテクニックを使って細胞を標識し、細胞分裂を経時的に観察することもできます。

ここまでニワトリのメンテナンスについてご覧いただきました。このビデオでは、鶏卵の取り扱い方、メンテナンス方法の基本、ニワトリ胚を実験に利用するための一般的なテクニック、そして生物学研究へのその応用例を紹介しました。ご覧いただきありがとうございました。