병아리 배아의 신경관 폐쇄 중 조직의 기계적 진화 모니터링

요약

이 프로토콜은 병아리 배아 신경 형성 중 신경판 조직의 기계적 특성을 종단적으로 모니터링하기 위해 개발되었습니다. Brillouin 현미경과 무대 배양 시스템의 통합을 기반으로 하며, 배 양된 병아리 배아에서 신경판 조직의 실시간 기계적 이미징을 가능하게 합니다.

초록

신경관 폐쇄(NTC)는 배아 발달 과정에서 중요한 과정입니다. 이 과정에서 실패하면 신경관 결손이 발생하여 선천성 기형 또는 사망에 이를 수 있습니다. NTC는 유전적, 분자적, 기계적 수준에 대한 일련의 메커니즘을 포함합니다. 기계적 조절은 최근 몇 년 동안 점점 더 매력적인 주제가 되었지만, 3D 배아 조직의 현장 기계적 테스트를 수행하는 데 적합한 기술이 부족하기 때문에 대부분 탐구되지 않은 상태로 남아 있습니다. 이에 대응하여 우리는 비접촉 및 비침습적 방식으로 닭 배아 조직의 기계적 특성을 정량화하기 위한 프로토콜을 개발했습니다. 이는 컨포칼 Brillouin 현미경과 무대 배양 시스템을 통합함으로써 달성됩니다. 조직 역학을 조사하기 위해 사전 배양된 배아를 수집하여 난자 배양을 위한 무대 내 인큐베이터로 옮깁니다. 동시에, 신경판 조직의 기계적 이미지는 발달 중 서로 다른 시점에서 Brillouin 현미경에 의해 획득됩니다. 이 프로토콜에는 시료 전처리, Brillouin 현미경 실험 구현, 데이터 후처리 및 분석에 대한 자세한 설명이 포함되어 있습니다. 이 프로토콜을 따름으로써, 연구자들은 발달 중 배아 조직의 기계적 진화를 종단적으로 연구할 수 있습니다.

서문

신경관 결손(NTD)은 배아 발달 중 신경관 폐쇄(NTC)의 실패로 인해 발생하는 중추신경계의 심각한 선천적 결함이다¹. NTD의 원인은 복잡합니다. 연구에 따르면 NTC는 수렴 확장, 신경판의 굽힘(예: 정점 수축), 신경주름 상승, 마지막으로 신경주름 유착을 포함한 일련의 형태발생 과정을 포함합니다. 이러한 과정은 여러 분자 및 유전 메커니즘에 의해 조절되며^2,3 이러한 과정에서 오작동이 발생하면 NTD ^4,5,6이 발생할 수 있습니다. NTC 3,7,8,9,10,11 동안 기계적 단서가 중요한 역할을 한다는 증거가 늘어나고 유전자와 기계적 단서 <....

프로토콜

이 프로토콜은 Wayne State University의 Institutional Animal Care and Use Committee의 승인을 받았습니다.

1. 실험 준비

1. 70% 에탄올 용액을 사용하여 가위와 핀셋을 청소하고 살균하십시오. 또한 일회용 피펫과 주사기를 준비하십시오.
2. 탈이온수 495mL에 NaCl 3.595g을 첨가하여 세척액을 준비합니다. 그런 다음 페니실린-스트렙토마이신 5ml(5U/mL)를 배지에 추가합니다. 100mm 페트리 접시에 세척제를 채우고 37°C로 데웁니다.
3. 전체 구성을 보여주는 그림 1에 따라 배양 접시를 준비합니다.
   1. 여과지를 준비하여 약 17mm에서 20mm의 직사각형 모양으로 자르고 네 모서리를 제거합니다×. 배아를 고정하기 위해 여과지에 약 7mm × 10mm 크기의 빈 중심을 만듭니다(그림 1, 왼쪽).
      참고: 배아 수집은 2단계에 설명되어 있습니다.
   2. 시중에서 판매되는 링(Φ = 1인치, 재료 표 참조)을 플렉시블 필름(즉, 파라핀 필름) 층과 ....

토론

배아의 초기 발달은 외부 교란에 의해 쉽게 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 시료 추출 및 이송 시 각별한 주의가 필요합니다. 한 가지 잠재적인 문제는 여과지에서 배아가 분리되는 것인데, 이로 인해 비텔린 막이 수축되어 Brillouin 이미징에서 신경판의 기울어진 아티팩트가 발생할 수 있습니다. 더욱이, 이러한 수축은 배아의 발달을 중단시킬 수 있습니다. 분리를 방지하기 위해 몇 가지 중요한 .......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
100 mm Petri dish	Fisherbrand	FB0875713
2D motorized stage	Prior Scientific	H117E2
35 mm Petri dish	World Precision Instruments	FD35-100
Brillouin Microscope with on-stage incubator	N/A	N/A	This is a custom-built Brillouin Microscope system based on Ref. 30
Chicken eggs	University of Connecticut	N/A
CMOS camera	Thorlabs	CS2100M-USB
EMCCD camera	Andor	iXon
Ethanol	Decon Laboratories, Inc.	#2701
Filter paper	Whatman	1004-070
Incubator for in ovo culture	GQF Manufacturing Company Inc.	GQF 1502
Ring	Thorlabs	SM1RR
Microscope body	Olympus	IX73
NaCl	Sigma-Aldrich	S9888
On-stage incubator	Oko labs	OKO-H301-PRIOR-H117
Parafilm	Bemis	PM-996
Penicillin-Streptomycin	Gibco	15070-063
Pipettes	Fisherbrand	13-711-6M
Scissors	Artman instruments	N/A	3pc Micro Scissors 5
Syringe	BD	305482
Tissue paper	Kimwipes	N/A
Tube	Corning	430052
Tweezers	DR Instruments	N/A	Microdissection Forceps Set