Method Article
Этот протокол описывает три метода получения и использования куриных эмбрионов в возрасте от 5 до 8 дней и их хориоаллантоической мембраны (CAM) в качестве модели in vivo для изучения ультразвуковой визуализации с усилением контраста и доставки лекарств, опосредованной микропузырем.
Куриный эмбрион и богатая кровеносными сосудами хориоаллантоидная мембрана (CAM) являются ценной моделью in vivo для исследования биомедицинских процессов, новых схем ультразвуковой пульсации или новых преобразователей для контрастно-усиленной ультразвуковой визуализации и доставки лекарств, опосредованной микропузырем. Причинами этого являются доступность сети эмбрионов и сосудов CAM, а также низкая стоимость модели. Важным шагом для получения доступа к эмбриону и сосудам CAM является извлечение содержимого яиц из яичной скорлупы. В этом протоколе описаны три способа извлечения содержимого из яичной скорлупы между 5 и 8 днями инкубации, что позволяет эмбрионам развиваться внутри яичной скорлупы до наших дней. Описанные методы требуют только простых инструментов и оборудования и дают более высокую выживаемость 90% для 5-дневных, 75% для 6-дневных, 50% для 7-дневных и 60% для 8-дневных инкубированных яйцеклеток по сравнению с ex ovo культивируемыми эмбрионами (~ 50%). Протокол также описывает, как вводить кавитационные ядра, такие как микропузырьки, в сосудистую систему CAM, как отделить мембрану, содержащую эмбрион и CAM, от остального содержимого яйца для оптически прозрачных исследований и как использовать куриный эмбрион и CAM в различных краткосрочных ультразвуковых экспериментах. Модель куриного эмбриона in vivo и CAM чрезвычайно актуальна для исследования новых протоколов визуализации, ультразвуковых контрастных агентов и схем ультразвуковой пульсации для ультразвуковой визуализации с усилением контраста, а также для разгадки механизмов доставки лекарств, опосредованных ультразвуком.
Эмбрионы ex ovo chicken и богатая кровеносными сосудами хориоаллантоидная мембрана (CAM) оказались подходящей моделью для исследования различных биологических и биомедицинских процессов, таких как эмбриогенез, онкология и доставка лекарств 1,2,3,4. Ультразвук использовался для визуализации эмбрионального развития сердца 4,5 и для активации кавитационных ядер при инъекции, таких как микропузырьки, для доставки сосудистых препаратов 6,7. Куриные эмбрионы недороги, требуют меньше инфраструктуры и оборудования и имеют менее строгое законодательство по сравнению с другими моделями животных8. Куриный эмбрион и сосуды CAM легко доступны после вскрытия яйцеклетки, тогда как это оказывается гораздо сложнее с эмбрионами и сосудами млекопитающих. Кроме того, куриный эмбрион и сосуды CAM обеспечивают сердцебиение и пульсирующий кровоток. CAM показывает сходство в анатомии сосудов с млекопитающими и может быть использован для скрининга лекарств 8,9,10. Из-за этих характеристик сосуды CAM также оказались подходящей моделью для исследования контрастной улучшенной ультразвуковой визуализации (CEUS) 11,12,13,14,15,16. Кроме того, модель может быть использована для оптического исследования поведения ультразвуковых контрастных веществ в ультразвуковом поле с помощью сверхскоростной камеры и влияния силы акустического излучения на движение, связывание и экстравазацию лекарств 7,17,18,19. Хотя куриный эмбрион и CAM менее подходят для долгосрочных экспериментов, они могут быть полезны для краткосрочных экспериментов in vivo.
Чтобы повысить видимость и контролируемость над куриным эмбрионом и CAM во время экспериментов, важно удалить содержание яиц, содержащих эмбрион и CAM, из яичной скорлупы18. Предыдущие исследования куриных эмбрионов с использованием ультразвуковых контрастных веществ использовали от 5 до 6-дневных эмбрионов 7,11,12,17,19 и от 14 до 18-дневных эмбрионов 13,14,15,16. Было подробно описано несколько подходов к извлечению содержания яиц из скорлупы 18,20,21. Однако, насколько нам известно, ранее опубликованные подходы сосредоточены на извлечении яичного содержимого из яичной скорлупы после 3 дней инкубации (например, Hamburger & Hamilton (HH) стадии 19-2022) и продолжении культуры ex ovo. Этот подход ex ovo culture имеет множество недостатков, включая повышенный риск смертельных исходов во время культивирования (~ 50%)1,18, использование антибиотиков 18,20 и уменьшение общей длины сосудов по сравнению с ростом ovo 23. Поскольку культивирование эмбриона в яичной скорлупе обеспечивает наиболее естественную среду, легче всего инкубировать эмбрион в яичной скорлупе до дня эксперимента. По этой причине подход, при котором содержание яиц извлекается из яичной скорлупы через 5-8 дней инкубации, был бы полезен, особенно для экспериментов на 5-8-дневных эмбрионах.
В этом протоколе мы описываем три метода извлечения содержимого яиц из яичной скорлупы, когда эмбрион находится на 5-8 дне развития (HH 26-3522), что позволяет эмбриону развиваться в яичной скорлупе до дня эксперимента. Размер сосуда CAM колеблется от 10-15 мкм в диаметре, в меньших капиллярах 8-дневного эмбриона24, до 115-136 мкм в диаметре в более крупном сосуде 6-дневных и 8-дневных эмбрионов 24,25. Три описанных метода требуют только базовых лабораторных инструментов и снижают риск осложнений до начала эксперимента, тем самым уменьшая ненужные затраты и трудозатраты. Мы также подробно описываем метод отделения мембраны, содержащей эмбрион и CAM, от желточного мешка, что делает CAM оптически прозрачным для микроскопических исследований. Поскольку мембрана, содержащая эмбрион и CAM, может быть закреплена, например, на держателе с акустической мембраной, установка также может быть сделана акустически прозрачной26, что позволяет сочетать микроскопию и ультразвуковые исследования, когда световой путь будет затронут желтком. Наконец, мы опишем несколько других ультразвуковых установок, которые можно использовать для ультразвука или визуализации CEUS.
Все эксперименты на животных проводились в соответствии с Нидерландским законом об экспериментах на животных и в соответствии с Европейским советом (2010/63/EU) по защите использования животных в научных целях.
1 . Протокол подготовки эмбриона
2. Избранные приложения
В этом протоколе мы описываем три способа извлечения содержимого яиц из скорлупы на 5-8 день инкубации (HH 26-3522). На рисунке 6 показано содержание яиц в весовых лодках после того, как оно было извлечено из скорлупы. 5-дневный эмбрион и CAM (рисунок 6A) были удалены с использованием метода, описанного в разделе 1.2. 6 и 7-дневные эмбрионы и CAM (рисунок 6B,C) были удалены с использованием метода, описанного в разделе 1.3. 8-дневный эмбрион и CAM (рисунок 6D) были удалены с использованием метода, описанного в разделе 1.4. Кровотечение или повреждение эмбриона или CAM не может наблюдаться, что указывает на то, что эти методы могут быть использованы для безопасного извлечения содержимого яиц из скорлупы без вреда для эмбриона или сосудов CAM. При правильном выполнении метод для 5-дневных эмбрионов обеспечит жизнеспособный эмбрион и интактный CAM в 90% всех процедур. Показатель жизнеспособности основан на общем количестве оплодотворенных яйцеклеток, успешно извлеченных из яичной скорлупы. При втором методе, для 6 и 7-дневных инкубированных яиц, вероятность жизнеспособного эмбриона и интактного CAM составляет около 75% для 6-дневных и около 50% для 7-дневных. С третьим методом, описанным для 8-дневных эмбрионов, вероятность жизнеспособного эмбриона и интактного CAM составляет около 60%. Можно наблюдать различия в стадиях развития между 5 и 8-дневными эмбрионами, что согласуется с Гамбургером и Гамильтоном22. Как размер эмбриона, так и сложность сосудов CAM увеличиваются во время развития (рисунок 6A-D).. На рисунке 6C показан тонкий участок агарозы поверх содержимого яйцеклетки, который позволяет визуализировать эмбрион и CAM с помощью ультразвуковой установки, показанной на рисунке 5C. После того, как содержимое яйца извлечено из скорлупы, сердцебиение эмбриона видно невооруженным глазом. Частота сердечных сокращений этих эмбрионов ex ovo аналогична частоте сердечных сокращений у эмбрионов ovo при 183 ударах в минуту (уд/мин) на 5-й день до ~208 уд/мин на8-30-й день. При увлажнении и при 37 °C эмбрион будет поддерживать эту частоту сердечных сокращений в течение ~ 5 ч в экспериментальных ультразвуковых установках.
Множественные осложнения могут возникнуть во время ранее описанных трех методов. На рисунке 7А показан захваченный воздух под CAM, что делает эмбрион непригодным для ультразвуковой визуализации, и давление пузырька (пузырьов) воздуха также может повредить эмбрион и / или CAM. Эта проблема возникает, когда воздушный мешок внутри скорлупы не вступает в контакт с воздухом снаружи скорлупы при извлечении содержимого яйца из скорлупы. На рисунке 7B показана небольшая утечка желтка из желточного мешка в правом верхнем углу изображения. Это может произойти при извлечении содержимого яиц из скорлупы, когда желточный мешок повреждается острыми краями скорлупы или когда желточный мешок проникает пинцетом. Утечка желтка может повлиять на видимость эмбриона и сосудов CAM. На рисунке 7C показан эмбрион, в котором пузырь воздуха захвачен под CAM. Это иногда происходит в эмбриональном развитии. Еще одним осложнением, которое может возникнуть, является повреждение сосудов. Это повреждение может быть создано при извлечении содержимого яйца из скорлупы или при выполнении инъекции (рисунок 7D). Кроме того, эмбрион и сосуды также могут со временем высыхать (рисунок 7E). Это происходит, когда содержимое яиц не посыпается PBS. Высыхание эмбриона может привести к массивным капиллярным препятствиям (рисунок 7F), что влияет на жизнеспособность эмбриона. Массивные капиллярные препятствия также могут возникать во время развития или когда сердцебиение эмбриона неустойчиво.
После того, как содержимое яйца извлечено из скорлупы без каких-либо осложнений, эмбриону можно вводить, например, ультразвуковые контрастные вещества, такие как микропузырьки (рисунок 3C). На рисунке 8 показаны циркулирующие микропузырьки в просвете кровеносного сосуда при инъекции. Эти микропузырьки переносятся вместе с кровотоком и присутствуют в кровообращении в течение нескольких часов (Дополнительное видео 1). Наличие этих микропузырьков в циркуляции создает возможность для выполнения различных типов CEUS и экспериментов по доставке лекарств 7,11,12. CAM идеально подходит для исследования новых методов обнаружения ультразвукового контраста, для которых мы показываем три примера. На рисунке 9А показана высокочастотная ультразвуковая субгармоническая визуализация 6-дневного куриного эмбриона в B-режиме и CEUS до и после инъекции микропузырька. Здесь сосудам CAM вводили 5 мкл ультразвукового контрастного вещества, а визуализацию выполняли с помощью доклинического ультразвукового аппарата животных с зондом MS250 (частота передачи 30 МГц и приема 15 МГц, мощность 10%). До инъекции микропузырька контраст уже можно увидеть внутри эмбрионального сердца на изображениях B-Mode (рисунок 9A-I). Это явление обусловлено наличием в птичьем эритроците ядра, которое увеличивает контраст крови при ультразвуковой визуализации 5,31. Добавление микропузырьков увеличило контрастность и видимость эмбриона, как в B-режиме, так и в визуализации CEUS. На рисунке 9B показано оптическое и высокочастотное 3D-субгармоническое изображение 6-дневного эмбриона и окружающих сосудов. CAM вводили 5 мкл ультразвукового контрастного вещества и проводили визуализацию с помощью доклинического ультразвукового аппарата животных с зондом MS550s (частота пропускания 40 МГц, пиковое отрицательное давление ~ 300 кПа). Эти результаты показывают, что визуализация CEUS в сочетании с контрастным веществом также может быть использована для создания высокочастотных 3D-субгармонических изображений и для изображения кровеносных сосудов за пределами эмбриона. На рисунке 9C показано оптическое изображение и ультрагармоническое внутрисосудистое ультразвуковое изображение (IVUS), сделанное с помощью специального зонда микрососудов CAM 6-дневного эмбриона (26 МГц и частота приема 39 и 65 МГц). Сосудам CAM вводили 4 ± ультразвукового контрастного вещества объемом 1 мкл. Оптическое изображение и изображение IVUS взяты из одного и того же эмбриона и одной и той же области интереса, показывающей соответствующие сети сосудов.
Куриный эмбрион и сосуды CAM также могут быть использованы для исследования доставки лекарств, опосредованной ультразвуком, для чего мы показываем один пример. Поскольку желток препятствует световому пути во время визуализации, удаление желточного мешка необходимо для оптического исследования доставки лекарств в сосуды эмбриона и CAM. Для этого исследования эмбрион и CAM были подготовлены для микроскопической визуализации, как описано в разделе 2.2, путем отделения мембраны, содержащей эмбрион и CAM, от желточного мешка (рисунок 4C). У этих эмбрионов частота сердечных сокращений стабильна около 80 уд/мин, и эмбрионы остаются живыми до 2 ч при температуре 37 °C7. На рисунке 10 показано ультразвуковое и микропузырьковое опосредованное исследование доставки лекарственного средства в эндотелиальные клетки сосудов CAM. Микропузырьки с липидным покрытием, нацеленные на стенку сосуда с использованием αvβ3-антител и окрашенные флуоресцентным красителем DiI7, вводили в сосуды CAM (рисунок 10A, C). Ядра эндотелиальных клеток сосудов CAM окрашивали Hoechst 33342 (рисунок 10B), а для визуализации сонопорации7 использовали модельный препарат Propidium Iodide (PI). Оба этих красителя вводились одновременно с микропузырьками. При ультразвуковой обработке (1 МГц, пиковое отрицательное давление 200 кПа, одиночный всплеск из 1000 циклов) поглощение ПИ наблюдалось в ядрах, ближайших к целевым микропузырькам (рисунок 10D). Это показывает, что ультразвуковые колебания целевых микропузырьков смогли создать пору в мембране эндотелиальных клеток.
Рисунок 1. Оборудование для подготовки эмбрионов. (А-Б) вид сверху и сбоку металлического держателя для яиц и вид сверху и сбоку ( C-D) металлического держателя для взвешивания лодки. Пинцет (E-F) необходим для извлечения содержимого яиц из скорлупы. Масштаб в см. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2. Процедура удаления эмбриона. (A) Небольшой отступ в верхней части яйца, обозначенный черным кругом. (B) Небольшой отступ 2/3 вниз по яйцу, обозначенный черным кругом. (C) Изъятие ~2 мл яичного белка. (D) Герметичный зазор сбоку с помощью ленты. (E) Увеличение небольшого отверстия в верхней части яйца. (F) Эмбрион становится видимым после удаления части оболочки. (Г-Н) После поворота яйцеклетки на 180° эмбрион всплывает вверх и становится невидимым (стрелки указывают направление движения эмбриона). Через 1-2 мин эмбрион становится невидимым со дна. I) После расчесывания мембраны содержимое яиц падает в весовую лодку. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3. Инъекция микропузырьков в сосуды CAM. (A) Стеклянная капиллярная игла. Накипь в см. (В) растворе пропидия йодида (ПИ) (левая капля) и микропузырьках (правая капля) перед аспирацией перед инъекцией. Иглу (очерченную черным цветом) можно увидеть в правом верхнем углу (C) Microbubble injection. Кончик капиллярной иглы расположен внутри просвета одной из вен (слева). Микропузырьки, белое облако, обозначенное стрелкой, вводятся и рассеиваются вслед за кровотоком (справа). Шкала представляет 1 мм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 4. Извлечение эмбриона и КАМ из желточного мешка и помещение на держатель с акустической мембраной. (A) Держатель с акустической мембраной, заполненной агарозным слоем. (B) Куриный эмбрион и сосуд CAM в весовой лодке перед разделкой. Пунктирная линия указывает на линию разреза вокруг CAM. (C) Куриный эмбрион и CAM отделяют от желтка и прикрепляют к акустической мембране. (D) Закрепленный куриный эмбрион с акустически и оптически прозрачной мембраной в держателе (синем), помещенном поверх CAM. Держатель может быть заполнен полуводостью, поэтому можно использовать цель для погружения в воду. Все шкалы представляют 1 см. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 5. Различные установки для эмбриона курицы и ультразвуковой визуализации CAM. (A) Настройка для ультразвуковой визуализации сбоку. Куриный эмбрион помещали в специально настроенную весовую лодку с одной акустически прозрачной стенкой и помещали в водяную баню с температурой 37 °C. Ультразвуковой преобразователь был расположен на левой (а) стороне рядом с акустически прозрачной стенкой, а лазер (б) для фотоакустической визуализации сверху. (B) Настройка для ультразвуковой визуализации сверху. Эмбрион и CAM были погружены в стакан PBS, который был помещен в водяную баню с температурой 37 °C. Пунктирная очертания показывает стеклянный стакан (а) объемом 2 л со стеклянным стаканом (б) объемом 500 мл внутри. (C) Установка для ультразвуковой визуализации сверху с подвижным преобразователем. Тонкую агарозную прокладку (пунктирную линию) помещали поверх эмбриона с тонким слоем PBS в качестве связи между преобразователем и поверхностью агарозы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 6. Содержание яиц вне скорлупы. (A) Содержание яиц, извлеченных из скорлупы после 5 дней инкубации. Указываются хориоаллантоическая мембрана (CAM), тело эмбриона (EB), передние и задние вителлиновые вены (*) и соответствующие места для инъекций (наконечники стрел). (B) Содержание яиц, извлеченных из скорлупы после 6 дней инкубации. Показаны передние и задние вителлиновые вены (*) и соответствующие места для инъекций (наконечники стрел). (C) Содержание яиц, извлеченных из скорлупы после 7 дней инкубации. Пластырь агарозы помещается сверху, чтобы обеспечить ультразвуковую визуализацию. Углы агарозного пятна обозначены черными кругами. D) Содержание яиц, извлеченных из скорлупы после 8 дней инкубации. Все шкалы представляют 1 см. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 7. Осложнения, которые могут возникнуть во время процедур с куриным эмбрионом и моделью CAM. (A) Пузырьки воздуха, захваченные под CAM при извлечении содержимого яиц из скорлупы с использованием метода 1.2 (5-дневный эмбрион) или 1.3 (эмбрион в возрасте от 6 до 7 дней). (B) Небольшая утечка желтка, обозначенная стрелкой в правом верхнем углу (6-дневный эмбрион). (C) Воздух, захваченный под CAM, обозначенный черным пунктирным кругом (7-дневный эмбрион). (D) Кровотечение, обозначенное черными стрелками (5-дневный эмбрион. (E) Высохший эмбрион и CAM (5-дневный эмбрион). (F) Массивные капиллярные обструкции (5-дневный эмбрион). Все шкалы представляют 1 см. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 8. Микропузырьки в кровеносных сосудах CAM. Стенка сосуда обозначена пунктирной линией, а одиночные микропузырьки обозначены стрелками. Шкала представляет собой 20 мкм. Соответствующую запись микроскопии можно найти в Дополнительном видео 1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 9. Контрастно-усиленная ультразвуковая визуализация у куриных эмбрионов и сосудов CAM. (A) Проекция максимальной интенсивности B-Mode (I, III) и субгармонических (II, IV) изображений в реальном времени (доклинический ультразвуковой аппарат животных с зондом MS250, 30 МГц и приемная частота 15 МГц, мощность 10%) 6-дневного эмбриона с участком агарозы сверху. Верхние изображения (I, II) показывают результаты до и нижние (III, IV) после инъекции ультразвукового контрастного вещества объемом 5 мкл. Шкала представляет собой 1 мм. Это изображение было изменено с разрешения Daeichin et al. 201511 (B) Оптическая (слева) и 3D-субгармоническая визуализация (справа) 6-дневного куриного эмбриона с участком агарозы сверху. Сосудам CAM вводили ультразвуковое контрастное вещество объемом 5 мкл и проводили визуализацию высокочастотным зондом (доклинический ультразвуковой аппарат животных с зондом MS550s, частота пропускания 40 МГц, пиковое отрицательное давление ~ 300 кПа, визуализированный в доклиническом ультразвуковом аппарате животных 3-D режиме). Шкала представляет собой 5 мм. Это изображение было изменено с разрешения Daeichin et al. 201511. (C) Оптическое изображение (слева) и проекция средней интенсивности ультрагармонического внутрисосудистого ультразвука (IVUS) (справа) микроциркуляторного русла CAM 6-дневного эмбриона. Сосудам CAM вводили 4 ± 1 мкл контрастного вещества. Ультрагармоническая визуализация IVUS была выполнена с помощью специального датчика IVUS (частота передачи 35 МГц, пиковое отрицательное давление 600 кПа). Оба изображения сделаны из одного и того же эмбриона и области интереса. Стрелки указывают на соответствующие сосуды на двух изображениях. Шкала представляет собой 1 мм. Это изображение было изменено с разрешения Maresca et al. 201412. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 10. Доставка препарата к эндотелиальным клеткам сосуда CAM у 6-дневного эмбриона. (A) Изображение Брайтфилда шести αvβ3-целевых микропузырьков, обозначенных белыми стрелками, прилипшими к стенке сосуда перед ультразвуковым лечением. (B) Ядра эндотелиальных клеток флуоресцентно окрашиваются перед ультразвуковым лечением. (C) Флуоресцентное изображение окрашенных целевых микропузырьков, обозначенное белыми стрелками, перед ультразвуковым лечением. (D) Поглощение модельного лекарственного препарата пропидия йодида (PI) в клеточные ядра под целевыми микропузырьками после ультразвуковой обработки (1 МГц, пиковое отрицательное давление 200 кПа, одиночный всплеск 1000 циклов). Шкала представляет собой 10 мкм и применяется ко всем изображениям. Это изображение было изменено с разрешения Skachkov et al. 20147. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ФАЙЛЫ
Дополнительное видео 1. Микропузырьки в кровеносных сосудах CAM. Шкала представляет 20 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить это видео.
Этот протокол описывает три метода получения и использования куриных эмбрионов в возрасте от 5 до 8 дней и их CAM в качестве модели in vivo для изучения ультразвуковой визуализации с усилением контраста и доставки лекарств, опосредованной микропузырем. Наиболее важными шагами для извлечения 5-дневных (раздел 1.2) и 6-7-дневных (раздел 1.3) эмбрионов из скорлупы являются: 1) сделать небольшое отверстие в верхней части яйца, чтобы пройти через всю яичную скорлупу в воздушный мешок перед извлечением яичного белка; 2) создать гладкие края для большого отверстия в оболочке. Для метода извлечения 8-дневных эмбрионов из скорлупы (раздел 1.4) наиболее важными шагами являются: 1) Сделать достаточное количество углублений для создания красивой трещины вдоль яйца; 2) Держите яйцо погруженным в PBS. Для обеспечения жизнеспособности эмбриона для всех методов важно держать яйцеклетку и ее содержимое при 37 °C. Кроме того, избегайте инъекций в CAM-артерию. Визуальный контроль частоты сердечных сокращений эмбриона во время исследований рекомендуется для обеспечения жизнеспособности эмбриона. Для подтверждения точной стадии развития эмбриона может быть использована индикация Hamburger & Hamilton22.
Важно предотвратить повреждение эмбриона, КАМ и желточного мешка. Это повреждение может повлиять на жизнеспособность, кровоток и видимость эмбриона и CAM. Кроме того, повреждение желточного мешка и, следовательно, низкая жесткость мембраны делает инъекцию в сосуды CAM невозможной. 5-дневный эмбрион имеет относительно небольшой воздушный мешок, поэтому, чтобы иметь возможность сделать достаточно большое отверстие в скорлупе, через которое можно удалить содержимое яйца, необходимо изъять 2 мл яичного белка. В результате создается больше пространства между яичной скорлупой и эмбрионом. После изъятия яичного белка кусочек ленты нужно закрыть отверстие, куда вошла игла. Если яичный белок все-таки вытекает, нанесите еще один кусочек скотча. Кроме того, нанесение ленты на отверстие сбоку создает вакуум внутри яйца, который предотвращает выпадение содержимого яйца из-за собственного веса, когда большое отверстие создается на этапе 1.2.2.8. Повреждение эмбриона или CAM также может произойти, когда край яичной скорлупы был слишком острым или когда содержимое яйца опускается в весовую лодку слишком строго, поэтому яичную скорлупу следует держать очень близко к весовой лодке. Между 5 и 6 днем развития CAM начинает прикрепляться к мембране оболочки32. Это прикрепление увеличивает риск повреждения эмбриона и CAM при извлечении содержимого яйца из яичной скорлупы. Открывая яйцо после инъекции PBS в него для 6-7-дневного инкубированного яйца или в контейнере, наполненном PBS, как описано для 8-дневного инкубированного яйца, риск повреждения снижается. Что касается инъекции в вену CAM: если первая инъекция не удается, вторая инъекция может быть сделана далее вверх по течению в той же вене, если повреждение было незначительным или в другой вене CAM. Отделение эмбриона и CAM от желтка делает эмбрион и сосуды CAM оптически прозрачными. Как следствие, эмбрион теряет свой первичный источник питательных веществ33. Эта потеря питательных веществ может быть объяснением наблюдаемой более низкой частоты сердечных сокращений в 80 уд/мин по сравнению с ~ 190 для 6-дневного эмбриона, который все еще находится в контакте с желтком30, и уменьшенного времени выживания через 2 ч после этой процедуры разделения. Другим фактором, который может играть роль в снижении частоты сердечных сокращений и времени выживания, является задача сохранить разделенный желтком эмбрион и сосуды CAM при 37 ° C. Может быть полезен инкубатор ступени микроскопа. В дополнение к этому, отделение CAM от желтка, вероятно, приводит к механическим изменениям в ткани, поскольку напряжение мембраны становится меньше. Более низкое напряжение мембраны может вызвать увеличение скорости сдвига внутреннего сосуда, что приводит к снижению частоты сердечных сокращений.
Эмбрион ex ovo chicken и сосуды CAM имеют некоторые ограничения в качестве модели in vivo, включая только краткосрочные наблюдения, для контрастной усиленной ультразвуковой визуализации и исследований доставки лекарств, опосредованных микропузырем. Из-за небольшого объема крови 100±23 мкл на 5-й день и 171±23 мкл на6-34-й день можно вводить максимальный объем ~5 мкл. На поздних стадиях развития (7 день и старше) повышается жесткость сосудов и снижается эластичность желтка. Это может осложнить успешную инъекцию в более старые эмбрионы. Как только микропузырьки введены, они циркулируют в течение нескольких часов, потому что куриный эмбрион не имеет полностью развитой иммунной системы на этой стадии35. Таким образом, микропузырьки не очищаются в течение ~ 6 мин, как у людей36,37, что делает типичные ультразвуковые исследования молекулярной визуализации с периодом ожидания 5-10 минут для очистки несвязанных целевых микропузырьков38 невозможно. Для нацеливания на микропузырьки необходимо использовать подходящие лиганды, способные связываться с птичьими эндотелиальными клетками, как описано ранее для маркера ангиогенеза αvβ37. Другими аспектами, которые следует учитывать для этой модели, являются повышенная сложность отделения эмбриона и сосудов CAM от желтка у более старых эмбрионов (> 8 дней) и более низкий гематокрит ~ 20%39 по сравнению с людьми. Последние могут влиять на колебания микропузырьков, поскольку известно, что колебания микропузырьков затухают в более вязкой среде40. Артерии CAM менее насыщены кислородом, чем CAM-вены41,42. Это различие следует учитывать при, например, при изучении фотоакустической визуализации оксигенации крови.
Методы, описанные здесь, позволяют извлекать содержание яиц из яичной скорлупы в день ультразвуковой визуализации или исследования доставки лекарств, как правило, на 5-8 день инкубации. Это отличается от существующих методов, где содержание яиц извлекается из скорлупы после 3-дневной инкубации и далее развивается как ex ovo культура 18,20,21. Преимуществами являются более высокая выживаемость 90% для 5-дневных, 75% для 6-дневных, 50% для 7-дневных и 60% для 8-дневных инкубированных яиц по сравнению с ~ 50% для 3-дневных эмбрионов, извлеченных из яичной скорлупы и дополнительно инкубированных ex ovo 1,18 избегание антибиотиков во время посева 18, 20 и большой стерильный инкубатор для культуры ex ovo. Выживаемость эмбрионов в возрасте от 6 до 8 дней ниже, потому что CAM начинает прикрепляться к оболочке21, что делает мембрану CAM более склонной к разрыву при экстракции. Разделение эмбриона с CAM-формой желтка также описано, что делает эмбрион и CAM оптически прозрачными.
Размещая содержание яиц в различных установках, куриный эмбрион и CAM могут быть использованы для множества ультразвуковых исследований, таких как IVUS, фотоакустических, без или с ультразвуковыми контрастными агентами в 2D и 3D. Основное внимание может быть уделено разработке новых схем ультразвуковой пульсации или тестированию новых преобразователей. Кроме того, модель также может быть использована для исследования новых ультразвуковых контрастных веществ и их поведения в кровеносных сосудах под потоком. Поскольку механизм доставки лекарств, опосредованных микропузырем, до сих пор неизвестен43, использование модели IN VIVO CAM может помочь в выяснении механизма путем изучения поведения микропузырька по отношению к клеточному ответу. Наконец, сосуды CAM оказались подходящей системой для исследования трансплантации опухоли ксенотрансплантата44. Это создает возможность использовать сосуд CAM в качестве модели для исследования визуализации опухоли с помощью ультразвука и для исследования кровотока внутри опухоли с помощью CEUS. Опухоли обычно пересаживают на СОСУДы CAM 8-ти или 9-дневных эмбрионов 1,14,45, для которых эмбрион извлекается из яичной скорлупы на 3-й день инкубации и далее развивается ex ovo. Методы, описанные в этом протоколе, могут быть использованы для выращивания эмбрионов в ово до дня пересадки опухоли.
Авторы полагают, что эта статья будет полезна для исследователей, которые хотят использовать куриные эмбрионы и их хориоаллантоическую мембрану (CAM) в качестве модели in vivo для применения контрастных веществ и исследований потока.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана Прикладными и инженерными науками (TTW) (Vidi-project 17543), входящими в состав НМП. Авторы хотели бы поблагодарить Роберта Берскенса, Лукси Вэя и Резу Пакдамана Зангабада из Департамента биомедицинской инженерии и Михиэля Мантена и Герта Спрингелинга из Департамента экспериментального медицинского приборостроения за техническую помощь, все из Медицинского центра Университета Эразмус МС Роттердам, Нидерланды.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Agarose | Sigma-Aldrich | A9539 | |
Clamp (Kocher clamp) | |||
Cling film | |||
Holder with acoustic membrane (CLINIcell 25 cm2) | MABIO, Tourcoing, France | CLINIcell25-50-T FER 00106 | |
Demi water | |||
Disposable plastic Pasteur pipets | VWR | 612-1747 | |
Eggs | Drost Pluimveebedrijf Loenen BV, the Netherlands | Freshly fertilized | |
Fridge 15 °C | |||
Glass capillary needles | Drummond | 1-000-1000 | Inside diameter: 0.0413 inch |
Heating plate 37 °C | |||
Humidified incubator 37 °C | |||
Insect specimen pins | |||
Metal egg holder | Custom made by Experimental Medical Instrumentation at Erasmus MC. See figure 1 A,B | ||
Metal weighing boat holder | Custom made by Experimental Medical Instrumentation at Erasmus MC. See figure 1 C,D | ||
Microinjection system | FUJIFILM VisualSonics | ||
Mineral oil | Sigma-Aldrich | M8410-100ML | |
Needle, 19 G | VWR (TERUMO) | 613-5392 | |
Phosphate-bufferes saline (PBS), 1x | ThermoFisher | 10010023 | |
Petri dish, 1 L | Glass | ||
Petri dish, 90 mm diameter | VWR | 391-0559 | |
Preclinical animal ultrasound machine (Vevo 2100) | FUJIFILM VisualSonics | ||
Probe (MS250) | FUJIFILM VisualSonics | 30 MHz transmit and 15 MHz receive frequency | |
Probe (MS550s) | FUJIFILM VisualSonics | transmission frequency of 40 MHz | |
Scalpel | VWR (SWANN-MORTON) | 233-5363 | |
Scissors, small | Fine Science Tools (FST) | 14558-09 | |
Syringe, 5 mL | VWR (TERUMO) | 613-0973 | |
Table spoon | |||
Tape (Scotch Magic tape) | Scotch | ||
Tissue paper | Tork | ||
Tweezers large | VWR (USBECK Laborgeräte) | 232-0107 | See figure 1E |
Tweezers small | DUMONT Medical, Switzerland | 0103-5/45 | See figure 1F |
Ultrasound contrast agent (custum made F-type) | Produced as described by: Daeichin, V. et al. Microbubble Composition and Preparation for Imaging : In Vitro and In Vivo Evaluation. IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS. 64 (3), 555–567 (2017). | ||
Ultrasound contrast agent (MicroMarker) | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | ||
Ultrasound contrast agent (Definity) | Lantheus medical imaging, United States | ||
Ultrasound gel | Aquasonic | ||
Waxi film (Parafilm) | Parafilm | ||
Weighing boats (85 × 85 × 24 mm) | VWR | 611-0094 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены