Name: adult mouse digit amputation and regeneration: a simple model to investigate mammalian blastema formation and intramembranous ossification
Uploaded: 2019-07-12T14:00:00
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宗岡研究室とテキサスゲノム医学研究所(TIGM)のメンバーに感謝します。この研究はテキサスA&M大学の支援を受けました。

すべての動物の使用と技術は、テキサスA&M大学の機関動物ケアおよび使用委員会の標準的な操作手順に準拠していました.
1. アダルトマウス後肢遠位P3切断
<ol><li>酸素中のイソルランガスを用いて8~12週齢のCD-1マウス(材料表)を麻酔する。最初はチャンバー内で3%で麻酔を行い、続いて手術期間中にノセコーンによって供給される2%のイソファルランが続く。?...

<ol>
	<li>Douglas, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conservative+management+of+guillotine+amputation+of+the+finger+in+children.">Conservative management of guillotine amputation of the finger in children.</a> Australian Paediatric Journal. 8, 86-89 (1972).</li><li>Illingworth, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapped+fingers+and+amputated+finger+tips+in+children.">Trapped fingers and amputated finger tips in children.</a> Journal of Pediatric Surgery. 9, 853-858 (1974).</li><li>Borgens, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mice+regrow+the+tips+of+their+foretoes.">Mice regrow the tips of their foretoes.</a> Science. 217, 747-750 (1982).</li><li>Neufeld, D. 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A., Muneoka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digit+Tip+Regeneration:+Merging+Regeneration+Biology+with+Regenerative+Medicine.">Digit Tip Regeneration: Merging Regeneration Biology with Regenerative Medicine.</a> Stem Cells Translational Medicine. 7, 262-270 (2018).</li><li>Lee, J., 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=SDF-1alpha/CXCR4+signaling+mediates+digit+tip+regeneration+promoted+by+BMP-2.">SDF-1alpha/CXCR4 signaling mediates digit tip regeneration promoted by BMP-2.</a> Developmental Biology. 382, 98-109 (2013).</li><li>Doube, M., 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=BoneJ:+Free+and+extensible+bone+image+analysis+in+ImageJ.">BoneJ: Free and extensible bone image analysis in ImageJ.</a> Bone. 47, 1076-1079 (2010).</li></ol>

このプロトコルは、成体マウス遠位P3切断の標準化された手順、蛍光免疫組織化学染色を視覚化し、ブラステマ形成および内膜神経化を調査し、シーケンシャルインビボμCTスキャンを記述する。切断後の骨形態、体積、および長さの変化を識別する。P3切断は、ブラセマ形成を引き起こす再生創傷環境を分析するユニークで手続き的にシンプルで再現可能なモデルです。さらに、P3の数字モデ...

ヒトおよびマウスを含む哺乳動物は、末端ファランクス(P3)1、2、3の遠位切断後に自分の桁の先端を再生する能力を有する。マウスでは、再生応答は切断レベルに依存します。ますます近位桁切断は、P3爪マトリックス4、5、6に近接および近接切断で完全な再生障害が完全になるまで、徐々に減衰した再生応答を示す,7,8.P3再生は、ブラステマの形成によって媒介され、切断された構造9を再生するために形態形成を受ける増殖細胞の集団として定義される。切断によって失われた構造を再生するブラステマの形成は、エピモーフィック再生と呼ぶプロセスで、傷害後の従来の組織修復から多組織レベルのP3再生応答を区別する6、 10.P3再生は、創傷治癒11、12、骨の有面性を含む複雑な再生プロセスを調査するための再現性と手続き的に単純なモデルです 11,12,血管化13、末梢神経再生14、および骨へのブラステマル変換は、内膜神経化15を介して行う。
免疫組織化学を用いたこれまでの研究では、ブラステマが不均一、血管、低酸素、および高増殖性11、13、15、16であることが実証されている。遠位P3切断に続いて、初期の芽細胞は、最初にP3骨膜および内皮に関連し、骨表面15に隣接する堅牢な増殖および新生骨形成によって特徴付けされる。骨の劣化と創傷の閉鎖に続いて、異種芽細胞は、骨膜細胞とエンドストール関連細胞の結合によって形成され、続いて骨を含むブラステマル成分の分化が起こる。15.
傷害に対する骨修復は、典型的には、内軟骨骨化によって、すなわち、その後の骨形成17、18のためのテンプレートを形成する初期軟骨カルスを介して起こる。長い骨内皮形成、すなわち、軟骨中間体を持たない骨形成は、一般的に複雑な気晴らし装置または外科的固定を用いて誘導される19、20である。数字の再生応答は、従来のトラメランブラス系化モデルに対する利点を提供する前臨床モデルである:1)内皮骨化を刺激するために外部または内部固定後損傷を必要としない、2)それは各動物から4桁の数字を用いて行い、動物の使用を最小限に抑えながらサンプルを最大化し、3)生体内マイクロコンピュータ断層撮影(μCT)解析を容易かつ迅速に行うことができる。
本研究では、再生可能で堅牢な再生応答を達成するために標準化されたP3切断面を示す。さらに、我々は、視芽細胞の形成、再生のコンテキストでの再血管化、および皮骨内形成による骨へのブラステマル変換を可視化するためにパラフィンセクションを使用して最適化された蛍光免疫組織化学プロトコルを実証する。骨化。また、順次生体内μCTを用いて、再生過程における骨形態、体積、長さの変化を同じ桁で同定する方法も示す。このプロトコルの目的は、切断後の哺乳類の芽細胞形成を調査し、イントラメブラヌス骨再生の研究のために、生体内μCTにおける蛍光免疫組織化学および順次2つの技術を実証することである。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Protein Block Serum Free</td>
			<td>DAKO</td>
			<td>X0909</td>
			<td>Ready to use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse anti-PCNA antibody</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab29</td>
			<td>1:2000 dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rat anti-CXCR4 antibody</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>MAB21651</td>
			<td>1:500 dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rabbit anti-human vWF XIII antibody</td>
			<td>DAKO</td>
			<td>A0082</td>
			<td>1:800 dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rabbit anti-osterix, SP7 antibody</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab22552</td>
			<td>1:400 dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rabbit anti-Runx2 antibody</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>HPA022040</td>
			<td>1:250 dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 647-conjugated goat anti-mouse IgG (H+L)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A21235</td>
			<td>1:500 dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488-conjugated goat anti-rabbit IgG (H+L)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A11008</td>
			<td>1:500 dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 568-conjugated goat anti-rat IgG (H+L)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A11077</td>
			<td>1:500 dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prolong Gold antifade reagent</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>P36930</td>
			<td>Ready to use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgipath Decalicifier 1</td>
			<td>Leica Biosystems</td>
			<td>3800400</td>
			<td>Ready to use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Z-Fix, Aqueous buffered zinc formalin fixative</td>
			<td>Anatech LTD</td>
			<td>174</td>
			<td>Ready to use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD-1 Female Mouse</td>
			<td>Envigo</td>
			<td>ICR(CD-1)</td>
			<td>8-12-weeks-old</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vivaCT 40</td>
			<td>SCANCO Medical</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

adult mouse digit amputation and regeneration: a simple model to investigate mammalian blastema formation and intramembranous ossification

ここでは、成体マウス遠位末端ファランクス(P3)切断のプロトコルを提示し、皮炎形成とイントラメブラヌス系化を含むエピモーフィック再生の手続き的に単純で再現可能な哺乳類モデルを提示する。蛍光免疫組織化学および順次生体内マイクロコンピュータ断層撮影(μCT)。哺乳類の再生は、末端ファランクス(P3)の遠位領域を伝える切断に限定される。より近位レベルで切断された数字は、再生に失敗し、線維性治癒および瘢痕形成を受ける。再生応答は、増殖性芽細胞の形成によって媒介され、続いて骨の骨再生を経て、切断された骨格の長さを回復させる。P3切断は、哺乳類のエピモーフィック再生を調査する前臨床モデルであり、線維性治癒を正常な再生応答に置き換える治療戦略の設計のための強力なツールである。我々のプロトコルは、蛍光免疫組織化学を使用して1)早期および後期のブラセマ細胞集団を同定し、2)再生の文脈における再血管化の研究、および3)複雑な骨を必要とせずに内膜骨化を調査する安定化デバイス。また、生体内μCTでシーケンシャルを用いて、切断後の形態変化を調べる高解像度画像を作成し、再生過程で同じ数字の体積と長さの変化を定量化することも実証しています。このプロトコルは、哺乳類におけるエピモーフィック応答と組織再生応答の両方を調査する上で大きな有用性を提供していると考えています。

6/7 DPA(図2A-D)、9DPA(図2E-H)、および10 DPA(図2I-L)でP3桁を再生する成体マウスは、Runx2、OSX、およびPCNAに対する抗体を用いて免疫染色し、骨内骨を可視化した。再生し、CXCR4およびvWFに対する抗体で免疫染色し、ブラステマ形成を可視化する。切断前および再生過程における様々な時点でスキ?...

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Adult Mouse Digit Amputation and Regeneration: A Simple Model to Investigate Mammalian Blastema Formation and Intramembranous Ossification

成体マウスの解離と再生:哺乳類のブラステマ形成と腸内形成を調べるための簡単なモデル

ここでは、哺乳類のブラセマ形成と内皮形成を調べ、蛍光免疫組織化学と順次生体内マイクロコンピュータ断層撮影により分析した成体マウス末端ファランクス切断のプロトコルを提示する。

Here, we present a protocol of adult mouse distal terminal phalanx (P3) amputation, a procedurally simple and reproducible mammalian model of epimorphic ...

P3切断は、哺乳類のエピモルフィック再生を調査するための前臨床モデルであり、重要な細胞集団および内因性再生を制御するメカニズムを同定するための強力なツールである。P3モデルは、早期および後期の芽細胞集団の同定、再生中の再血管化の研究、および複雑な骨安定化装置要件のない内経的骨化の調査を可能にする。私と一緒に手順を実証するには、オサマ・クレシ、アリュサ・ファルク、キャサリン・ジンメル、技術者、レジーナ・ブルヌール、私たちの研究室から研究助教授です。8~12週齢のCD-1マウスでつまみつまみへの反応が無いのを確認した後、動物の目に軟膏を塗布し、マウスを10倍の解剖顕微鏡の下に置きます。外科用ポビドネヨウ素と70%エタノールを使用して、各後肢の数字を殺菌し、マイクロシザーを使用して外科現場から毛髪を切り取ります。局所ブピバカインの1マイクロリットルを局所に塗布して外科的部位を麻酔し、後ろ足1本をそっとスプレイして内側の数字表面を露出させる。次に、脂肪パッドに平行な角度でメスを保持し、滅菌番号10メスを使用して、2桁および4桁の末端ファランクスの遠位先端を切断する。切断された各桁にブピバカインを1マイクロリットル加え、マウスを清潔なケージに戻して、創傷のドレッシングなしで完全な再発まで監視して傷を癒すことができる。P3切断面を確実に確保するために、切断時にメスを脂肪パッドに平行に保持し、マイクロCTスキャンを実行して正しい切断長を確認します。適切な実験エンドポイントで、メスを使用して、約2番目の腹側脂肪パッドのインデントで中央ファランクスの骨の途中で数字を切断します。10ミリリットルの新鮮な緩衝亜鉛ホルマリン固定液を含む20ミリリットルのシンチレーションバイアルに組織を24〜48時間移す。そして、ミクロトームを使用して各桁の厚さ4〜5マイクロメートルのセクションを取得し、スライスを38〜41度の水浴に入れ、得られるように組織学的接着溶液を加えます。その後、接着剤スライド上のスライスをキャプチャし、乾燥するために37度の摂氏スライド暖かい上にスライドを置きます。スライドが脱パラフィン化されたら、適切な抗原検索溶液の染色瓶にサンプルを浸し、沸騰が起こらないようにスライドを摂氏95度に25分間加熱します。インキュベーションの終わりに、瓶を室温に戻し、スライドをベースに湿らせたティッシュペーパーが付いた1インチの深い覆われたプラスチック製のスライドボックスに平らに置きます。各サンプルに100マイクロリットルのプリウォームプロテイナーゼKを加えます。各スライドに小さなパラフィルムを覆い、セクションが乾燥しないようにします。摂氏37度で12分後、パラフィンフィルムを慎重に取り出し、ティッシュペーパーのスライドを静かに排出して余分なブロッキング溶液を取り除きます。次に、目的とする一次抗体溶液の100~200マイクロリットルを各スライドに加える。4°Cで一晩インキュベーションのためにパラフィンフィルムで覆われた加湿室にサイトを返します。翌朝、TRIS緩衝生理食肉+TWEENまたはTBSTでスライドを洗浄した後、スライドに適切な二次抗体溶液をラベル付けし、光から保護された室温で45分間インキュベーションします。インキュベーションの終わりに、TBSTでスライドを洗い、乾燥させます。その後、100マイクロリットルのアンチフェードマウントメディアを使用して、慎重にドライスライドにカバースリップを配置し、取り付け媒体を乾燥させるために光から保護された室温で平らにスライドを保存します。シーケンシャルin vivoマイクロコンピュータ断層撮影またはマイクロCTの衣装では、マイクロCT動物室に出入りする酸素を可能にするチューブ付きのマイクロCTイメージャーを装備し、流出酸素にイソフルランをトラップするための活性炭フィルターが装備されていることを確認します。Voxelsizeを55ピークキロ電圧で10.5マイクロメートル、180度あたり1,000投影、統合時間が200ミリ秒の連続回転で145マイクロアンペアに設定すると、スキャンあたり最大213スライスになります。スキャナーの準備ができたら、後肢の数字を平らに配置したマイクロCT動物室に麻酔マウスをそっと置き、左側の左足と右側の右側に関連付けられた腹側を閉じます。その後、外科テープを貼って、桁を静かに固定します。スキャンを開始する前に、動物の目に眼科軟膏を適用します。スキャン後、完全な再耐えが行になるまで監視してきれいなケージに動物を戻し、マイクロCT画像再構築のために数時間まで許可します。再構築された3D骨画像の分析のために、マイクロCTで提供されるソフトウェアを使用して、一連のDICOMファイルに画像ファイルを変換します。すべてのファイルが変換されたら、Webブラウザでバッチファイルダウンローダーを使用して、DICOMシリーズを単一のフォルダにダウンロードします。BoneJ プラグインを ImageJ プラグインフォルダーにロードします。DICOM ファイル シリーズ フォルダを ImageJ バーにドラッグ アンド ドロップして、ファイルを開きます。すべてのグレー値を表示する 16 ビットイメージスタックが開きます。ボーンのみを表示するには、[イメージ調整としきい値]をクリックします。上部しきい値バーを右端にスライドさせ、ボーンだけが赤色にハイライトされるまで下限しきい値バーを調整します。下限値は、最大信号強度 32,767 で約 10,000 ~ 13,000 になります。[適用] をクリックし、新しいダイアログ ボックスで [黒の背景] をクリックします。次に、[OK] をクリックします。黒と白の値を表示する 8 ビットのイメージが生成されます。白は骨に対応しています。P3 ボーンの周囲に長方形を描いて選択し、スタックを複製します。3D 画像を生成するには、[プラグイン] と [3D ビューア] をクリックし、フリーハンド選択ツールを使用して、削除するボーンを丸で囲みます。次に、右クリックして[塗りつぶし]を選択し、不要なボーンをイメージからトリミングします。3D レンダリングからボーンボリュームを定量化するには、BoneJ プラグインを開いて[体積分率]を選択します。結果ウィンドウが表示され、骨量がミリメートルで立方体で表示されます。3D レンダリングからボーンの長さを定量化するには、ImageJ マルチポイント ツールを使用します。3D レンダリングのイメージをキャプチャするには、[表示]をクリックしてスナップショットを作成します。次に、イメージを TIF または JPEG ファイルとして保存します。これらの画像では、P3桁を再生する成体マウスの部分を、6日目から7日目、9日目、9日目、10日目の切断時に内経性骨再生および芽腫形成を視覚化する抗体で免疫染色した。ここでは、切断前にスキャンされた数字の代表的なマイクロCTレンダリングと、長さ測定値を識別するために使用されるランドマークを使用して再生の過程で様々な時点で示されています。マウスの数字モデルは遠位のレベルで切断されるときの芽腫形成を引き起こす前回生創傷環境を分析するための強力なシステムである。逆に、数字の近位切断は、再生障害を調査するためのモデルシステムとして、また再生を強化するための試験戦略のためのサイトとして機能する。

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Kidney Regeneration in Adult Zebrafish by Gentamicin Induced Injury

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The kidney is essential for fluid homeostasis, blood pressure regulation and filtration of waste from the body. The fundamental unit of kidney function is ...

Loss- and Gain-of-function Approach to Investigate Early Cell Fate Determinants in Preimplantation Mouse Embryos

loss-が及び着床前マウス胚の初期の細胞運命決定要因を調査するための機能獲得型のアプローチ

 Gene silencing and overexpression techniques are instrumental for the identification of genes involved in embryonic development. Direct target gene ...

Epigenetic Conversion as a Safe and Simple Method to Obtain Insulin-secreting Cells from Adult Skin Fibroblasts

大人の皮膚線維芽細胞からのインスリン分泌細胞を得るために安全かつ簡便な方法として、エピジェネティック変換

Regenerative medicine requires new, fully functional cells that are delivered to patients in order to repair degenerated or damaged tissues. When such ...

Building Finite Element Models to Investigate Zebrafish Jaw Biomechanics

ゼブラフィッシュジョーバイオメカニクスを調査するために有限要素モデルの構築

Skeletal morphogenesis occurs through tightly regulated cell behaviors during development; many cell types alter their behavior in response to mechanical ...

Culture of Murine Embryonic Metatarsals: A Physiological Model of Endochondral Ossification

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The fundamental process of endochondral ossification is under tight regulation in the healthy individual so as to prevent disturbed development and/or ...

Establishment of Larval Zebrafish as an Animal Model to Investigate Trypanosoma cruzi Motility In Vivo

Establishment of Larval Zebrafish as an Animal Model to Investigate Trypanosoma cruzi Motility In Vivo

調査cruzi トリパノソーマの原因運動In Vivo動物モデルとしてのゼブラフィッシュ稚魚の確立

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A RANKL-based Osteoclast Culture Assay of Mouse Bone Marrow to Investigate the Role of mTORC1 in Osteoclast Formation

RANKL による破骨細胞文化アッセイのマウス骨髄破骨細胞形成における mTORC1 の役割を調査するには

Osteoclasts are unique bone-resorbing cells that differentiate from the monocyte/macrophage lineage of bone marrow. Dysfunction of osteoclasts may result ...

Chemical Amputation and Regeneration of the Pharynx in the Planarian Schmidtea mediterranea

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化学の切断とSchmidtea メディテラネアプラナリアの咽頭再生

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Partial Lobular Hepatectomy: A Surgical Model for Morphologic Liver Regeneration

肺葉切除: 形態学的肝再生手術モデル

Morphological organ regeneration following acute tissue loss is common among lower vertebrates, but is rarely observed in mammalian postnatal life. Adult ...

A Simplified and Efficient Method to Isolate Primary Human Keratinocytes from Adult Skin Tissue

大人の皮膚組織から人間ケラチノ サイト主を特定する簡易で効率的な方法

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