We thank Kwon laboratory members for helpful discussions. This work was supported by grants from NHLBI/NIH (R01HL111198) and Maryland Stem Cell Research Fund (MSCRF).

모든 마우스는 존스 홉킨스 대학의 동물 시설을 -accredited 실험 동물 관리의 인증을위한 미국 협회 (AAALAC) 유지 및 실험 동물의 관리 및 사용에 대한 가이드에 설명 된 절차에 따라 수용했다. 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)는 모든 실험 프로토콜을 승인했다. 1. 실험 준비 <ol><li> 60 분 동안 인산염 완충 용액에 10 % 태아 소 혈청 (FBS) (PBS)와 코트 12 웰 플레이트. </li><li> 코팅 용액을 제거하고 혈청이없는 미디어 (SFM)의 200 μl를 추가합니다. 미디어 막이 전체 표면 영역을 커버하는지 확인 접시 돌리기. </li></ol> 2. 외과 적 치료 <ol><li> 완전한 안락사을 보장하기 위해 자궁 경부 전위 다음에 기관의 동물 관리위원회 승인 프로토콜을 사용하여 임신 쥐를 안락사. </li><li> 스프레이 70 %와 마우스의 배꼽 지역을 청소에탄올. 오염을 방지하기 위해 엄격한 무균 기술을 유지한다. </li><li> 사용 집게와 가위는 배꼽 부위에 0.5 cm (2) 절개를합니다. </li><li> / 핀치 절개 위 아래 피부를 잡아 부드럽게 반대 방향 (머리와 꼬리)에서 피부를 당겨 손가락을 사용합니다. </li><li> 배꼽 부위에 막에서 초기 절개를 집게와 가위를 사용합니다. 부드럽게하여 자궁을 드러내는, 각면 (2 × 1.5 cm 2)에 난소에 배꼽에서 V 자형의 막을 잘라. </li><li> 따라서 난소에서 자궁을 확보, 난소 측의 난관을 끼지 난소와 가위로 자궁을 연결하는 난관이 끼지 집게를 사용합니다. </li><li> 부드럽게 집게로 난관에 의한 자궁을 당겨 가위로 방광 지역에서 무료로 자궁을 잘라. </li><li> 집게로 난관에 의해 추가로 최대 자궁를 당기고하여 M에서 자궁을 해제, 다른 측면에서 가위로 난관을 잘라여러개. </li><li> 50 ML 튜브에 자궁을 전송하고 칼슘과 마그네슘 2+와 살균 차가운 PBS의 20 ㎖를 추가합니다. PBS는 배아 해부하는 동안 칼슘과 마그네슘을 2 + 포함해야합니다. </li><li> 조심스럽게 피를 자궁을 씻어 10 초 동안 튜브를 흔들. </li><li> 집게와 튜브에서 자궁을 전송하고 10 ml의 접시에 배치하고, 자궁의 상단에 차가운 PBS 5 mL를 추가 할 수 있습니다. </li><li> 실체 현미경 하에서 자궁과 접시를 놓습니다. 참고 : 2.13-2.19는 실체 현미경을 필요로 단계. </li><li> 조심스럽게 하나 하나 자궁에서 태아와 양수 주머니를 자궁을 열고 밖으로 해부 포셉 두 쌍을 사용합니다. <ol><li> 조심스럽게 배아를 둘러싸고있는 양막을 열 포셉 두 쌍을 사용하여 하나의 집게로 주머니를 꼬집어 부드럽게 배아에서 분리, 절단 및 배아에서 양막 낭을 해제하기 위해 다른 집게를 사용합니다. 특정 유전자형이 필요한 경우, 유전자형에 대한 양막 낭을 유지. </li></ol></li><li> 측면에있는 배아를 놓고 아치와 인두 주머니 (그림 1A &#39;&#39;) 사이에 마음에 후방 아치 차 1 차 및 2를 잘라 집게를 사용합니다. </li><li> 조심스럽게 다른 측면으로 배아를 뒤집어 뒤쪽 아치와 인두 주머니 사이의 심장에 1, 2 아치를 잘라 집게를 사용합니다. </li><li> 아직 1 차 및 배아에 2 차 인두 아치를 연결하는 심장 유출 관을 잘라 집게를 사용합니다. 여전히 배아에서 나비 (그림 1B)의 형태로 함께 부착 된 아치를 제거합니다. </li><li> 핀치 집게를 사용하고 나머지 심장 유출 관 및 foregut 내배엽에서 1 차 인두 아치를 해제 (그림 1B &#39;&#39;* 점선으로 표시하고). </li><li> 핀치 집게를 사용하고 나머지 심장 유출 관에서 2 차 인두 아치를 해제및 foregut의 내배엽 (그림 1B &#39;&#39;점선과 **로 표시). </li><li> 별도로 집게를 사용하여 아치의 각 쌍을 전송하고 잘 지정의 중간에 두 아치를 배치합니다. 별도의 우물에 플레이트 1 차와 2 차의 인두 아치. 아치 단계 1.2에 추가 된 미디어의 필름과 접촉에 있는지 확인하십시오. 그것은 그들이이 기간 동안 부착을위한 우물의 표면과 접촉을해야으로 아치가 매체에 의해 포함되지 않는 것이 중요합니다. </li></ol> 3. 보육 및 이미지 <ol><li> 아치 웰 표면적에 첨부 2 시간 동안 37 ° C / 5 % CO 2에서 12 웰 플레이트에 도금 아치를 부화. </li><li> 부드럽게 잘 측면 아래로 37 ° C SFM 200 μl를 추가합니다. 아치가 부착 된 상태를 유지하는지 확인하고 / N을 O를 품어. </li><li> 다음 날, 시각적으로 인두 아치가 연결 부드럽게의 측면 아래로 37 ° C SFM 200 μl를 추가하고 있는지 확인잘. 아치가 부착되지 않은 부동 남아있는 경우, 부드럽게 전용 미디어의 필름이 남아 때까지 아치를 제거하지 않고 피펫 용지를 제거합니다. 잘 단계를 반복 3.1의 중앙에 아치를 배치 피펫 팁을 사용합니다. </li><li> 매일 모니터; 어떤 미디어를 증발 대체하기 위해 모든 2 일 미디어 ~ 100 ~ 200 μl를 추가합니다. 참고 : 셀을 마이그레이션 한 후 24 ~ 48 시간이 아치 주위에 표시하고 증식하고 다음 5-8일을 통해 아치에서 마이그레이션합니다. 구타 심근의 36-72 시간의 형성은 2 차 인두 아치 (그림 2B)에서 관찰 할 수 후. Myotube 형성은 첨부 파일 (그림 2A) 후 1 차 인두 아치 3~7일에서 관찰 할 수있다. </li></ol>

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	<li>Kelly, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+second+heart+field.">The second heart field.</a> Curr Top Dev Biol. 100, 33-65 (2012).</li><li>Bruneau, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+developmental+genetics+of+congenital+heart+disease.">The developmental genetics of congenital heart disease.</a> Nature. 451, 943-948 (2008).</li><li>Tzahor, E., Evans, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharyngeal+mesoderm+development+during+embryogenesis:+implications+for+both+heart+and+head+myogenesis.">Pharyngeal mesoderm development during embryogenesis: implications for both heart and head myogenesis.</a> Cardiovasc Res. 91, 196-202 (2011).</li><li>Uosaki, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Contact+with+Endoderm-like+Cells+Efficiently+Induces+Cardiac+Progenitors+from+Mouse+and+Human+Pluripotent+Stem+Cells.">Direct Contact with Endoderm-like Cells Efficiently Induces Cardiac Progenitors from Mouse and Human Pluripotent Stem Cells.</a> PLoS One. 7 (10), e46413 (2012).</li><li>Cheng, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibronectin+mediates+mesendodermal+cell+fate+decisions.">Fibronectin mediates mesendodermal cell fate decisions.</a> Development. 140, 2587-2596 (2013).</li><li>Kwon, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+regulatory+pathway+involving+Notch1/beta-catenin/Isl1+determines+cardiac+progenitor+cell+fate.">A regulatory pathway involving Notch1/beta-catenin/Isl1 determines cardiac progenitor cell fate.</a> Nature cell biology. 11, 951-957 (2009).</li><li>Shenje, L. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precardiac+deletion+of+Numb+and+Numblike+reveals+renewal+of+cardiac+progenitors.">Precardiac deletion of Numb and Numblike reveals renewal of cardiac progenitors.</a> Elife. 3, e02164 (2014).</li><li>Grevellec, A., Tucker, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+pharyngeal+pouches+and+clefts:+Development,+evolution,+structure+and+derivatives.">The pharyngeal pouches and clefts: Development, evolution, structure and derivatives.</a> Semin Cell Dev Biol. 21, 325-332 (2010).</li><li>Kwon, C., Cordes, K. R., Srivastava, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wnt/beta-catenin+signaling+acts+at+multiple+developmental+stages+to+promote+mammalian+cardiogenesis.">Wnt/beta-catenin signaling acts at multiple developmental stages to promote mammalian cardiogenesis.</a> Cell Cycle. 7, 3815-3818 (2008).</li><li>Cho, G. S., Fernandez, L., Kwon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regenerative+medicine+for+the+heart:+perspectives+on+stem-cell+therapy.">Regenerative medicine for the heart: perspectives on stem-cell therapy.</a> Antioxid Redox Signal. 21, 2018-2031 (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

이 비디오에서는, 우리는 분리하고 9.5 일 이전 마우스 배아의 첫 번째 문화와 두 번째 인두 아치하는 방법을 보여줍니다. 인두 아치, 첫 번째 아치 8에서 두 번째 아치와 머리 근육 전구 세포 -in 배아 10, 11시에 마음을 만들기 위해 멀티 강력한 심장 전구 세포 - 빌딩 블록을 포함하는 개발 배아 (9)의 craniolateral 측면에 표시 부푼를 과도 분할된다 . 인두 ...

인두 중배엽 세포는 심장의 부분과 인두 근육 일으킨다. 배아 개발하는 동안, 두 번째 심장 분야에서 다 능성 심장 전구 세포는 인두 중배엽에서 마이그레이션 및 심장 유출 관과 우심실을 채우고, 그 이상 개발은 밀접하게 출생 결함과 출생 defect-의 선천성 심장 질환의 주요 원인과 관련된 인간 1-3 관련 사망. 최근의 연구는 인두 중배엽은 중배엽 심장 - 두개 안면 개발 4의 중요한 부분 만들기, 마음뿐만 아니라, 근육을 머리에 기여하고 있음을 증명하고있다. 따라서, 유도, 증식 및 인두 중배엽에서 머리와 심장 전구 세포의 분화를 포함하여 개발 프로세스가 활성화 조사 5-7 받고있다. 최근까지, 심장 전구 세포가 팽창 witho를 받아야하는지 여부 알려지지그들의 셀룰러 환경에 대한 정보의 부족으로 인해 부분적 UT 분화. 우리의 최근의 연구는 인두 아치가 심장과 근육 조상의 갱신을위한 미세 역할을하고 몇 주에 걸쳐 8 생체 전 배양 될 수 있음을 시사한다. 이 이식편 방법은 심장 - 두개 안면 전구 세포 생체의 개발을 연구하는 새롭고 독특한 기회를 제공합니다.

<table><tbody><tr><td>FBS</td><td>Hyclone</td><td>SH30071.03</td><td></td></tr><tr><td>PBS + Ca&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; + Mg&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Corning</td><td>21-030-CV</td><td></td></tr><tr><td>10 cm Petri plates</td><td>Fishersci</td><td>FB0875712</td><td></td></tr><tr><td>Scissor</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dissection forceps</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Serum Free Media:</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>IMDM</td><td>Cellgro</td><td>15-016-CV</td><td></td></tr><tr><td>Ham&amp;rsquo;s F12</td><td>Cellgro</td><td>10-080-CV</td><td></td></tr><tr><td>N2-SUPPLEMENT</td><td>Gibco</td><td>17502-048</td><td></td></tr><tr><td>B27-retinoic acid</td><td>Gibco</td><td>12587-010</td><td></td></tr><tr><td>10% BSA (in PBS) (Invitrogen Cat#. P2489)</td><td>Life Sciences</td><td>P2489</td><td></td></tr><tr><td>100x Glutamine (Gibco Cat.# 25030-081)</td><td>Gibco</td><td>35050-61</td><td></td></tr><tr><td>100x Pen/Strep (Gibco Cat#. 15070-063)</td><td>Gibco</td><td>15140-122</td><td></td></tr></tbody></table>

ex vivo culture of pharyngeal arches to study heart and muscle progenitors and their niche

개발 배아의 인두​​ 중배엽은 머리와 심장 근육의 넓은 지역에 기여한다. 우리는 (또한 아가미 아치로 알려진) 인두 아치와 머리와 심장 전구 세포 개발 생체를 연구하는 새로운 방법을 개발했다. 이 방법을 사용하여, 우리는 최근 두 번째 인두 아치 자기 갱신 심장 전구 세포를 포함하고 마우스 심장 개발하는 동안 조상의 확장을위한 미세 역할을한다는 설명했다. 전구 세포는 아치 내부 분화와 광대 남아 있지만 신속하게 아치에서 마이그레이션 할 기능 심근된다. 우리는 또한 첫 번째 인두 아치는 아치를 떠난 후 myotubes에 상승을주는 근육 전구 세포를 포함보고했다. 여기, 우리는 해부와 마우스 배아 개발에서 제 1 및 제 2 인두 아치의 체외 배양 과정을 보여줍니다. 이 방법은 머리와 심장 전구 / 근육 dev에 공부를 할 수 있습니다심근 및 세부 생체에 myotube 형성을 포함 elopment.

그들은 증식과 머리와 심장 근육, 각각 (그림 1A, &#39;과&#39;을 &#39;)되고, 1 차와 2 차의 인두 아치에서 마이그레이션으로 개발하는 동안, 얼굴 근육과 심장 전구 세포는 추적 할 수 있습니다. 인두 아치를 배양하는 세부 생체 심장과 근육 발달을 연구하는 독특한 방법을 제공합니다. 해부 및 인두 아치의 부착 후, 부착 아치에서 마이그레이션 세포 배양의 24 ~ 48 시...

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Ex Vivo Culture of Pharyngeal Arches to Study Heart and Muscle Progenitors and Their Niche

Here, we present a protocol to culture pharyngeal arches to study the biology of heart and muscle progenitor cells and their microenvironment.

인두 아치 전의 VIVO 문화는 심장과 근육 전구 세포와 그 틈새를 연구

The pharyngeal mesoderm of developing embryos contributes to broad regions of head and heart musculature. We have developed a novel method to study head ...

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Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Ex Vivo Culture of Pharyngeal Arches to Study Heart and Muscle Progenitors and Their Niche

7.8K 조회수.  Johns Hopkins University School of Medicine. Here, we present a protocol to culture pharyngeal arches to study the biology of heart and muscle progenitor cells and their microenvironment.

비디오: Ex Vivo Culture of Pharyngeal Arches to Study Heart and Muscle Progenitors and Their Niche

Imaging Cleared Embryonic and Postnatal Hearts at Single-cell Resolution

Single clonal tracing and analysis at the whole-heart level can determine cardiac progenitor cell behavior and differentiation during cardiac development, and allow for the study of the cellular and molecular basis of normal and abnormal cardiac morphogenesis. Recent emerging technologies of retrospective single clonal analyses make the study of cardiac morphogenesis at single cell resolution feasible. However, tissue opacity and light scattering of the heart as imaging depth is increased hinder whole-heart imaging at single cell resolution. To overcome these obstacles, a whole-embryo clearing system that can render the heart highly transparent for both illumination and detection must be developed. Fortunately, in the last several years, many methodologies for whole-organism clearing systems such as CLARITY, Scale, SeeDB, ClearT, 3DISCO, CUBIC, DBE, BABB and PACT have been reported. This lab is interested in the cellular and molecular mechanisms of cardiac morphogenesis. Recently, we established single cell lineage tracing via the ROSA26-CreERT2; ROSA26-Confetti system to sparsely label cells during cardiac development. We adapted several whole embryo-clearing methodologies including Scale and CUBIC (clear, unobstructed brain imaging cocktails and computational analysis) to clear the embryo in combination with whole mount staining to image single clones inside the heart. The heart was successfully imaged at single cell resolution. We found that Scale can clear the embryonic heart, but cannot effectively clear the postnatal heart, while CUBIC can clear the postnatal heart, but damages the embryonic heart by dissolving the tissue. The methods described here will permit the study of gene function at a single clone resolution during cardiac morphogenesis, which, in turn, can reveal the cellular and molecular basis of congenital heart defects.

We describe a protocol to volumetrically image fluorescent protein labeled cells deep inside intact embryonic and postnatal hearts. Utilizing tissue-clearing methods in combination with whole mount staining, single fluorescent protein-labeled cells inside an embryonic or postnatal heart can be imaged clearly and accurately.

영상은 단일 셀 해상도에서 배아 및 출생 후의 마음을 해제

Single clonal tracing and analysis at the whole-heart level can determine cardiac progenitor cell behavior and differentiation during cardiac development, ...

연구

발생학

In Vitro Culture of Epicardial Cells From Mouse Embryonic Heart

During embryogenesis, the epicardial contribution to coronary vasculature development has been very well established. Cells derived from the epicardium differentiate into smooth muscle cells, fibroblasts and endothelial cells that contribute to the formation of coronary vessels. Here we have established an in vitro culture method for embryonic epicardial cells. Using genetic labelling, we have demonstrated that the majority of the migrating cells in our explant culture are of epicardial origin. Epicardial explant cells also retain the expression of epicardial markers (Wt1 and Tbx18). Furthermore, we provide evidence that epicardial explant cells undergo epithelial to mesenchymal transition (EMT), migrate and differentiate into smooth muscle cells after Transforming growth factor beta 1 (TGF-&#946;1) treatment in a manner indistinguishable from that of epicardial cells in vivo. In conclusion, we provide a novel method for the culture of embryonic epicardial cells, which will help to explore the role of specific genes in epicardial cell biology.

In Vitro Culture of Epicardial Cells From Mouse Embryonic Heart

The epicardium is an essential source of multipotent cardiovascular progenitor cells and paracrine factors that are required for cardiovascular development and regeneration. We describe here a method to culture mouse embryonic epicardial cells.

마우스 배아 심장에서 심 외막 세포의 체외 배양에서

During embryogenesis, the epicardial contribution to coronary vasculature development has been very well established. Cells derived from the epicardium ...

공학

Quantitative Whole-mount Immunofluorescence Analysis of Cardiac Progenitor Populations in Mouse Embryos

The use of ever-advancing imaging techniques has contributed broadly to our increased understanding of embryonic development. Pre-implantation development and organogenesis are two areas of research that have benefitted greatly from these advances, due to the high quality of data that can be obtained directly from imaging pre-implantation embryos or ex vivo organs. While pre-implantation embryos have yielded data with especially high spatial resolution, later stages have been less amenable to three-dimensional reconstruction. Obtaining high-quality 3D or volumetric data for known embryonic structures in combination with fate mapping or genetic lineage tracing will allow for a more comprehensive analysis of the morphogenetic events taking place during embryogenesis.
This protocol describes a whole-mount immunofluorescence approach that allows for the labeling, visualization, and quantification of progenitor cell populations within the developing cardiac crescent, a key structure formed during heart development. The approach is designed in such a way that both cell- and tissue-level information can be obtained. Using confocal microscopy and image processing, this protocol allows for three-dimensional spatial reconstruction of the cardiac crescent, thereby providing the ability to analyze the localization and organization of specific progenitor populations during this critical phase of heart development. Importantly, the use of reference antibodies allows for successive masking of the cardiac crescent and subsequent quantitative measurements of areas within the crescent. This protocol will not only enable a detailed examination of early heart development, but with adaptations should be applicable to most organ systems in the gastrula to early somite stage mouse embryo.

Here, we describe a protocol for whole mount immunofluorescence and image-based quantitative volumetric analysis of early stage mouse embryos. We present this technique as a powerful approach to qualitatively and quantitatively assess cardiac structures during development, and propose that it may be widely adaptable to other organ systems.

마우스 배아에서 심장 조상 인구의 양적 전체 마운트 면역 형광 분석

The use of ever-advancing imaging techniques has contributed broadly to our increased understanding of embryonic development. Pre-implantation development ...

Microinjection-based System for In Vivo Implantation of Embryonic Cardiomyocytes in the Avian Embryo

Interpreting the relative impact of cell autonomous patterning versus extrinsic microenvironmental influence on cell lineage determination represents a general challenge in developmental biology research. In the embryonic heart, this can be particularly difficult as regional differences in the expression of transcriptional regulators, paracrine/juxtacrine signaling cues, and hemodynamic force are all known to influence cardiomyocyte maturation. A simplified method to alter a developing cardiomyocyte's molecular and biomechanical microenvironment would, therefore, serve as a powerful technique to examine how local conditions influence cell fate and function. To address this, we have optimized a method to physically transplant juvenile cardiomyocytes into ectopic locations in the heart or the surrounding embryonic tissue. This allows us to examine how microenvironmental conditions influence cardiomyocyte fate transitions at single cell resolution within the intact embryo. Here, we describe a protocol in which embryonic myocytes can be isolated from a variety of cardiac sub-domains, dissociated, fluorescently labeled, and microinjected into host embryos with high precision. Cells can then be directly analyzed in situ using a variety of imaging and histological techniques. This protocol is a powerful alternative to traditional grafting experiments that can be prohibitively difficult in a moving tissue such as the heart. The general outline of this method can also be adapted to a variety of donor tissues and host environments, and its ease of use, low cost, and speed make it a potentially useful application for a variety of developmental studies.

In this method, embryonic cardiac tissues are surgically microdissected, dissociated, fluorescently labeled, and implanted into host embryonic tissues. This provides a platform for studying the individual or tissue level developmental organization under ectopic hemodynamic conditions, and/or altered paracrine/juxtacrine environments.

조류 배아 배아 Cardiomyocytes의 생체 내 주입에 대 한 microinjection 기반 시스템

Interpreting the relative impact of cell autonomous patterning versus extrinsic microenvironmental influence on cell lineage determination represents a ...

In Vitro Generation of Heart Field-specific Cardiac Progenitor Cells

Pluripotent stem cells offer great potential for understanding heart development and disease and for regenerative medicine. While recent advances in developmental cardiology have led to generating cardiac cells from pluripotent stem cells, it is unclear if the two cardiac fields - the first and second heart fields (FHF and SHF) &#8212; are induced in pluripotent stem cells systems. To address this, we generated a protocol for in vitro specification and isolation of heart field-specific cardiac progenitor cells. We used embryonic stem cells lines carrying Hcn4-GFP and Tbx1-Cre; Rosa-RFP reporters of the FHF and the SHF, respectively, and live cell immunostaining of the cell membrane protein Cxcr4, a SHF marker. With this approach, we generated progenitor cells which recapitulate the functional properties and transcriptome of their in vivo counterparts. Our protocol can be utilized to study early specification and segregation of the two heart fields and to generate chamber-specific cardiac cells for heart disease modelling. Since this is an in vitro organoid system, it may not provide precise anatomical information. However, this system overcomes the poor accessibility of gastrulation-stage embryos and can be upscaled for high-throughput screens.

The purpose of this method is to generate heart field-specific cardiac progenitor cells in vitro in order to study the progenitor cell specification and functional properties, and to generate chamber specific cardiac cells for heart disease modelling.

마우스 심장 필드 특정 심장 전구 세포의 시험관 내 생성

Pluripotent stem cells offer great potential for understanding heart development and disease and for regenerative medicine. While recent advances in ...

Visualization and Analysis of Pharyngeal Arch Arteries using Whole-mount Immunohistochemistry and 3D Reconstruction

Improper formation or remodeling of the pharyngeal arch arteries (PAAs) 3, 4, and 6 contribute to some of the most severe forms of congenital heart disease. To study the formation of PAAs, we developed a protocol using whole-mount immunofluorescence coupled with benzyl alcohol/benzyl benzoate (BABB) tissue clearing, and confocal microscopy. This allows for the visualization of the pharyngeal arch endothelium at a fine cellular resolution as well as the 3D connectivity of the vasculature. Using software, we have established a protocol to quantify the number of endothelial cells (ECs) in PAAs, as well as the number of ECs within the vascular plexus surrounding the PAAs within pharyngeal arches 3, 4, and 6. When applied to the whole embryo, this methodology provides a comprehensive visualization and quantitative analysis of embryonic vasculature.

Here, we describe a protocol to visualize and analyze the pharyngeal arch arteries 3, 4, and 6 of mouse embryos using whole-mount immunofluorescence, tissue clearing, confocal microscopy, and 3D reconstruction.

전체 마운트 면역 조직 화학 및 3D 재건을 사용하여 인두 아치 동맥의 시각화 및 분석

Improper formation or remodeling of the pharyngeal arch arteries (PAAs) 3, 4, and 6 contribute to some of the most severe forms of congenital heart ...

Generating Self-Assembling Human Heart Organoids Derived from Pluripotent Stem Cells

The ability to study human cardiac development in health and disease is highly limited by the capacity to model the complexity of the human heart in vitro. Developing more efficient organ-like platforms that can model complex in vivo phenotypes, such as organoids and organs-on-a-chip, will enhance the ability to study human heart development and disease. This paper describes a protocol to generate highly complex human heart organoids (hHOs) by self-organization using human pluripotent stem cells and stepwise developmental pathway activation using small molecule inhibitors. Embryoid bodies (EBs) are generated in a 96-well plate with round-bottom, ultra-low attachment wells, facilitating suspension culture of individualized constructs.
The EBs undergo differentiation into hHOs by a three-step Wnt signaling modulation strategy, which involves an initial Wnt pathway activation to induce cardiac mesoderm fate, a second step of Wnt inhibition to create definitive cardiac lineages, and a third Wnt activation step to induce proepicardial organ tissues. These steps, carried out in a 96-well format, are highly efficient, reproducible, and produce large amounts of organoids per run. Analysis by immunofluorescence imaging from day 3 to day 11 of differentiation reveals first and second heart field specifications and highly complex tissues inside hHOs at day 15, including myocardial tissue with regions of atrial and ventricular cardiomyocytes, as well as internal chambers lined with endocardial tissue. The organoids also exhibit an intricate vascular network throughout the structure and an external lining of epicardial tissue. From a functional standpoint, hHOs beat robustly and present normal calcium activity as determined by Fluo-4 live imaging. Overall, this protocol constitutes a solid platform for in vitro studies in human organ-like cardiac tissues.

Here, we describe a protocol to create developmentally relevant human heart organoids (hHOs) efficiently using human pluripotent stem cells by self-organization. The protocol relies on the sequential activation of developmental cues and produces highly complex, functionally relevant human heart tissues.

다능성 줄기 세포에서 파생된 자가 조립 인간 심장 오르가노이드 생성

The ability to study human cardiac development in health and disease is highly limited by the capacity to model the complexity of the human heart in ...

생화학

Isolation and Culture of Avian Embryonic Valvular Progenitor Cells

Proper formation and function of embryonic heart valves is critical for developmental progression. The early embryonic heart is a U-shaped tube of endocardium surrounded by myocardium. The myocardium secretes cardiac jelly, a hyaluronan-rich gelatinous matrix, into the atrioventricular (AV) junction and outflow tract (OFT) lumen. At stage HH14 valvulogenesis begins when a subset of endocardial cells receive signals from the myocardium, undergo endocardial to mesenchymal transformation (EMT), and invade the cardiac jelly. At stage HH25 the valvular cushions are fully mesenchymalized, and it is this mesenchyme that eventually forms the valvular and septal apparatus of the heart. Understanding the mechanisms that initiate and modulate the process of EMT and cell differentiation are important because of their connection to serious congenital heart defects. In this study we present methods to isolate pre-EMT endocardial and post-EMT mesenchymal cells, which are the two different cell phenotypes of the prevalvular cushion. Pre-EMT endocardial cells can be cultured with or without the myocardium. Post-EMT AV cushion mesenchymal cells can be cultured inside mechanically constrained or stress-free collagen gels. These 3D in vitro models mimic key valvular morphogenic events and are useful for deconstructing the mechanisms of early and late stage valvulogenesis.

This article will provide a method for isolating and culturing quail or chicken HH14- valve endocardial cells and HH25 valve cushion mesenchymal cells.

조류 배아 판막병 전구 세포의 분리 및 문화

Proper formation and function of embryonic heart valves is critical for developmental progression. The early embryonic heart is a U-shaped tube of ...

생물학

A Label-free Xenograft Model for Investigating the Behavior of Human Stem Cell Spheroids in Chick Embryos

Xenografts are valuable methods to investigate the behavior of human cells in vivo. In particular, the embryonic environment provides cues for cell migration, differentiation, and morphogenesis, with unique instructive signals and germ layer identity that are often absent from adult xenograft models. In addition, embryonic models cannot discriminate self versus non-self tissues, eliminating the risk of rejection of the graft and the need for immune suppression of the host. This paper presents a methodology for transplantation of spheroids of human cells into chicken embryos, which are accessible, amenable to manipulation, and develop at 37 &#176;C. 
Spheroids allow the selection of a specific region of the embryo for transplantation. After being grafted, the cells become integrated into the host tissue, allowing the follow-up of their migration, growth, and differentiation. This model is flexible enough to allow the utilization of different adherent populations, including heterogeneous primary cell populations and cancer cells. To circumvent the need for prior cell labeling, a protocol for the identification of donor cells through hybridization of human-specific Alu probes is also described, which is particularly important when investigating heterogeneous cell populations. Furthermore, DNA probes can be easily adapted to identify other donor species. This protocol will describe the general methods for preparing spheroids, grafting into chicken embryos, fixing and processing tissue for paraffin sectioning, and finally identifying the human cells using DNA in situ hybridization. Suggested controls, examples of interpretation of results and various cell behaviors that can be assayed will be discussed in addition to the limitations of this method.

<meta charset="utf8"></head><body>병아리 배아에서 인간 줄기 세포 스페로이드의 거동을 조사하기 위한 무표지 이종이식 모델

Here, we describe a method to transplant and identify human cell spheroids into chick embryos. This xenograft model uses the embryonic microenvironment as a source of instructive signals to assay cell migration, differentiation, and tropism and is especially suited for the study of primary and/or heterogeneous cell populations.

병아리 배아에서 인간 줄기 세포 스페로이드의 거동을 조사하기 위한 무표지 이종이식 모델

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