Name: in ovo and ex ovo methods to study avian inner ear development
Uploaded: 2022-06-16T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about In Ovo and Ex Ovo Methods to Study Avian Inner Ear Development at JoVE.com

Мы с благодарностью признаем поддержку со стороны NCBS, TIFR, Infosys-TIFR Leading Edge Research Grant, DST-SERB и Королевского национального института для глухих. Мы хотели бы поблагодарить Центральную организацию развития птицеводства и Учебный институт, Хесарагатта, Бангалор. Мы благодарны CIFF и EM и лабораторной поддержке в NCBS. Мы благодарим Йошико Такахаси и Коити Каваками за конструкции Tol2-eGFP и T2TP, а также Гая Ричардсона за антитела HCA и G19 Pcdh15. Мы благодарны членам Earlab за их постоянную поддержку и ценные отзывы о протоколе.

Протоколы, касающиеся закупки, культивирования и использования оплодотворенных куриных яиц и невылупившихся эмбрионов, были одобрены Институциональным комитетом по этике животных Национального центра биологических наук, Бангалор, штат Карнатака.
1. В ово элект...

<ol>
	<li>Sai, X., Ladher, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+steps+in+inner+ear+development:+induction+and+morphogenesis+of+the+otic+placode.">Early steps in inner ear development: induction and morphogenesis of the otic placode.</a> Frontiers in Pharmacology. 6, 19 (2015).</li><li>Groves, A. K., Fekete, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shaping+sound+in+space:+the+regulation+of+inner+ear+patterning.">Shaping sound in space: the regulation of inner ear patterning.</a> Development. 139 (2), 245-257 (2012).</li><li>Driver, E. C., Kelley, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+the+cochlea.">Development of the cochlea.</a> Development. 147 (12), (2020).</li><li>Richardson, G. P., Petit, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hair-bundle+links:+genetics+as+the+gateway+to+function.">Hair-bundle links: genetics as the gateway to function.</a> Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 9 (12), 033142 (2019).</li><li>Tilney, L. G., Cotanche, D. A., Tilney, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Actin+filaments,+stereocilia+and+hair+cells+of+the+bird+cochlea.+VI.+How+the+number+and+arrangement+of+stereocilia+are+determined.">Actin filaments, stereocilia and hair cells of the bird cochlea. VI. How the number and arrangement of stereocilia are determined.</a> Development. 116 (1), 213-226 (1992).</li><li>Jones, 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=Ciliary+proteins+link+basal+body+polarization+to+planar+cell+polarity+regulation.">Ciliary proteins link basal body polarization to planar cell polarity regulation.</a> Nature Genetics. 40 (1), 69-77 (2008).</li><li>Sipe, C. W., Lu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kif3a+regulates+planar+polarization+of+auditory+hair+cells+through+both+ciliary+and+non-ciliary+mechanisms.">Kif3a regulates planar polarization of auditory hair cells through both ciliary and non-ciliary mechanisms.</a> Development. 138 (16), 3441-3449 (2011).</li><li>May-Simera, H. L., Kelley, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cilia,+Wnt+signaling,+and+the+cytoskeleton.">Cilia, Wnt signaling, and the cytoskeleton.</a> Cilia. 1 (1), 1 (2012).</li><li>Ebrahim, S., 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=Stereocilia-staircase+spacing+is+influenced+by+myosin+III+motors+and+their+cargos+espin-1+and+espin-like.">Stereocilia-staircase spacing is influenced by myosin III motors and their cargos espin-1 and espin-like.</a> Nature Communications. 7, 10833 (2016).</li><li>Corwin, J. T., Cotanche, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regeneration+of+sensory+hair+cells+after+acoustic+trauma.">Regeneration of sensory hair cells after acoustic trauma.</a> Science. 240 (4860), 1772-1774 (1988).</li><li>Collado, M. S., Burns, J. C., Hu, Z., Corwin, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+hair+cell+regeneration+research.">Recent advances in hair cell regeneration research.</a> Current Opinion in Otolaryngology &amp; Head and Neck Surgery. 16 (5), 465-471 (2008).</li><li>Edge, A. S., Chen, Z. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hair+cell+regeneration.">Hair cell regeneration.</a> Current Opinion in Neurobiology. 18 (4), 377-382 (2008).</li><li>Atkinson, P. J., Huarcaya Najarro, E., Sayyid, Z. N., Cheng, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensory+hair+cell+development+and+regeneration:+similarities+and+differences.">Sensory hair cell development and regeneration: similarities and differences.</a> Development. 142 (9), 1561-1571 (2015).</li><li>Brignull, H. R., Raible, D. W., Stone, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feathers+and+fins:+non-mammalian+models+for+hair+cell+regeneration.">Feathers and fins: non-mammalian models for hair cell regeneration.</a> Brain Research. 1277, 12-23 (2009).</li><li>Rubel, E. W., Furrer, S. A., Stone, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+brief+history+of+hair+cell+regeneration+research+and+speculations+on+the+future.">A brief history of hair cell regeneration research and speculations on the future.</a> Hearing Research. 297, 42-51 (2013).</li><li>Stone, J. S., Cotanche, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hair+cell+regeneration+in+the+avian+auditory+epithelium.">Hair cell regeneration in the avian auditory epithelium.</a> The International Journal of Developmental Biology. 51 (6-7), 633-647 (2007).</li><li>Roberson, D. W., Alosi, J. A., Cotanche, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+transdifferentiation+gives+rise+to+the+earliest+new+hair+cells+in+regenerating+avian+auditory+epithelium.">Direct transdifferentiation gives rise to the earliest new hair cells in regenerating avian auditory epithelium.</a> Journal of Neuroscience Research. 78 (4), 461-471 (2004).</li><li>Fritzsch, B., Beisel, K. W., Pauley, S., Soukup, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+evolution+of+the+vertebrate+mechanosensory+cell+and+ear.">Molecular evolution of the vertebrate mechanosensory cell and ear.</a> The International Journal of Developmental Biology. 51 (6-7), 663-678 (2007).</li><li>Tilney, L. G., DeRosier, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Actin+filaments,+stereocilia,+and+hair+cells+of+the+bird+cochlea.+IV.+How+the+actin+filaments+become+organized+in+developing+stereocilia+and+in+the+cuticular+plate.">Actin filaments, stereocilia, and hair cells of the bird cochlea. IV. How the actin filaments become organized in developing stereocilia and in the cuticular plate.</a> Developmental Biology. 116 (1), 119-129 (1986).</li><li>Oesterle, E. C., Tsue, T. T., Reh, T. A., Rubel, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hair-cell+regeneration+in+organ+cultures+of+the+postnatal+chicken+inner+ear.">Hair-cell regeneration in organ cultures of the postnatal chicken inner ear.</a> Hearing Research. 70 (1), 85-108 (1993).</li><li>Honda, A., Freeman, S. D., Sai, X., Ladher, R. K., O'Neill, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+placode+to+labyrinth:+culture+of+the+chicken+inner+ear.">From placode to labyrinth: culture of the chicken inner ear.</a> Methods. 66 (3), 447-453 (2014).</li><li>Matsunaga, 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=Initiation+of+supporting+cell+activation+for+hair+cell+regeneration+in+the+avian+auditory+epithelium:+an+explant+culture+model.">Initiation of supporting cell activation for hair cell regeneration in the avian auditory epithelium: an explant culture model.</a> Frontiers in Cellular Neuroscience. 14, 583994 (2020).</li><li>Concordet, J. P., Haeussler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CRISPOR:+intuitive+guide+selection+for+CRISPR/Cas9+genome+editing+experiments+and+screens.">CRISPOR: intuitive guide selection for CRISPR/Cas9 genome editing experiments and screens.</a> Nucleic Acids Research. 46, 242-245 (2018).</li><li>Gandhi, S., Piacentino, M. L., Vieceli, F. M., Bronner, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+CRISPR/Cas9+genome+editing+for+loss-of-function+in+the+early+chick+embryo.">Optimization of CRISPR/Cas9 genome editing for loss-of-function in the early chick embryo.</a> Developmental Biology. 432 (1), 86-97 (2017).</li><li>Green, M. R., Sambrook, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cloning+and+transformation+with+plasmid+vectors.">Cloning and transformation with plasmid vectors.</a> Cold Spring Harbor Protocols. 2021 (11), (2021).</li><li>Sato, Y., 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=Stable+integration+and+conditional+expression+of+electroporated+transgenes+in+chicken+embryos.">Stable integration and conditional expression of electroporated transgenes in chicken embryos.</a> Developmental Biology. 305 (2), 616-624 (2007).</li><li>Takahashi, Y., Watanabe, T., Nakagawa, S., Kawakami, K., Sato, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transposon-mediated+stable+integration+and+tetracycline-inducible+expression+of+electroporated+transgenes+in+chicken+embryos.">Transposon-mediated stable integration and tetracycline-inducible expression of electroporated transgenes in chicken embryos.</a> Methods in Cell Biology. 87, 271-280 (2008).</li><li>Mashal, R. D., Koontz, J., Sklar, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+mutations+by+cleavage+of+DNA+heteroduplexes+with+bacteriophage+resolvases.">Detection of mutations by cleavage of DNA heteroduplexes with bacteriophage resolvases.</a> Nature Genetics. 9 (2), 177-183 (1995).</li><li>Ogier, J. M., Burt, R. A., Drury, H. R., Lim, R., Nayagam, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organotypic+culture+of+neonatal+murine+inner+ear+explants.">Organotypic culture of neonatal murine inner ear explants.</a> Frontiers in Cellular Neuroscience. 13, 170 (2019).</li><li>Davies, S., Forge, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+the+mammalian+organ+of+Corti+for+scanning+electron+microscopy.">Preparation of the mammalian organ of Corti for scanning electron microscopy.</a> Journal of Microscopy. 147, 89-101 (1987).</li><li>Parker, A., Chessum, L., Mburu, P., Sanderson, J., Bowl, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+and+electron+microscopy+methods+for+examination+of+cochlear+morphology+in+mouse+models+of+deafness.">Light and electron microscopy methods for examination of cochlear morphology in mouse models of deafness.</a> Current Protocols in Mouse Biology. 6 (3), 272-306 (2016).</li><li>Bermingham, N. A., 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=Math1:+an+essential+gene+for+the+generation+of+inner+ear+hair+cells.">Math1: an essential gene for the generation of inner ear hair cells.</a> Science. 284 (5421), 1837-1841 (1999).</li><li>Goodyear, R. J., Forge, A., Legan, P. K., Richardson, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+distribution+of+cadherin+23+and+protocadherin+15+in+the+kinocilial+links+of+avian+sensory+hair+cells.">Asymmetric distribution of cadherin 23 and protocadherin 15 in the kinocilial links of avian sensory hair cells.</a> The Journal of Comparative Neurology. 518 (21), 4288-4297 (2010).</li><li>Bartolami, S., Goodyear, R., Richardson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Appearance+and+distribution+of+the+275+kD+hair-cell+antigen+during+development+of+the+avian+inner+ear.">Appearance and distribution of the 275 kD hair-cell antigen during development of the avian inner ear.</a> The Journal of Comparative Neurology. 314 (4), 777-788 (1991).</li><li>Funahashi, J., Nakamura, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroporation+in+avian+embryos.">Electroporation in avian embryos.</a> Methods in Molecular Biology. 461, 377-382 (2008).</li><li>Nakamura, H., Funahashi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroporation:+past,+present+and+future.">Electroporation: past, present and future.</a> Development, Growth &amp; Differentiation. 55 (1), 15-19 (2013).</li><li>Olaya-Sanchez, D., 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=Fgf3+and+Fgf16+expression+patterns+define+spatial+and+temporal+domains+in+the+developing+chick+inner+ear.">Fgf3 and Fgf16 expression patterns define spatial and temporal domains in the developing chick inner ear.</a> Brain Structure &amp; Function. 222 (1), 131-149 (2017).</li><li>Jones, J. M., Warchol, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+of+the+Gata3+transcription+factor+in+the+acoustic+ganglion+of+the+developing+avian+inner+ear.">Expression of the Gata3 transcription factor in the acoustic ganglion of the developing avian inner ear.</a> The Journal of Comparative Neurology. 516 (6), 507-518 (2009).</li><li>Serralbo, O., 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=Transgenesis+and+web+resources+in+quail.">Transgenesis and web resources in quail.</a> Elife. 9, 56312 (2020).</li></ol>

Цыпленок является экономически эффективным и удобным дополнением к модельным организмам, которые лаборатория может использовать для исследования внутреннего уха. Методы, описанные здесь, обычно используются в нашей лаборатории и дополняют текущие исследования во внутреннем ухе мле?...

Внутреннее ухо всех позвоночных получено из простого эпителия, известного как отический плакод 1,2. Это приведет к появлению всех структурных элементов и типов клеток, необходимых для передачи механосенсорной информации, связанной со слухом и восприятием равновесия. Волосковые клетки (ГК), реснитчатый датчик внутреннего уха, окружены поддерживающими клетками (СК). ГК передают информацию слуховому заднему мозгу через нейроны восьмого черепного нерва. Они также генерируются из otic placode3. Первичная трансдукция звука достигается на апикальной поверхности слухового HC, через механически чувствительный пучок волос4. Это опосредовано через модифицированные протрузии на основе актина, называемые стереоцилиями, которые расположены в градуированном лестничном шаблоне5. Кроме того, модифицированная первичная ресничка, называемая киноцилиумом, организует образование пучков волос и примыкает к самому высокому ряду стереоцилий 6,7,8. Архитектура стереоцилий имеет решающее значение для этой роли в преобразовании механических стимулов, полученных из акустической энергии, в электрические нейронные сигналы9. Повреждение слухового HC в результате старения, инфекции, отоакустической травмы или ототоксического шока может привести к частичной или полной потере слуха, которая у млекопитающих необратима10.
Была предложена клеточная заместительная терапия, которая может восстановить такое повреждение11,12. Подход этого исследования заключался в том, чтобы понять нормальное развитие волосковых клеток млекопитающих и спросить, могут ли программы развития быть восстановлены в клетках-предшественниках, которые могут существовать во внутреннем ухе13. Второй подход заключался в том, чтобы смотреть за пределы млекопитающих, на позвоночных, не являющихся млекопитающими, у которых происходит надежная регенерация слуховых волосковых клеток, таких как птицы14,15. У птиц регенерация волосковых клеток происходит преимущественно путем дедифференцировки поддерживающей клетки до состояния, подобного предшественнику, с последующим асимметричным митотическим делением для генерации волосковой клетки и поддерживающей клетки16. Кроме того, также наблюдалась прямая дифференцировка поддерживающей клетки для генерации волосковойклетки 17.
В то время как механизмы развития слуха птиц действительно показывают значительное сходство с механизмами развития млекопитающих, существуют различия18. Дифференциация HC и SC у цыплят АД проявляется с эмбрионального дня (E) 7, становясь более отчетливой с течением времени. По E12 можно визуализировать хорошо структурированный и хорошо поляризованный базилярный сосочек (АД), а по E17 хорошо развитые волосковые клетки можно увидеть19. Эти временные точки обеспечивают окна в механизмы дифференцировки, паттерна и полярности, а также созревания волосковых клеток. Понимание того, сохраняются ли такие механизмы или расходятся, важно, поскольку они дают представление о глубокой гомологии происхождения механосенсорных волосковых клеток.
Здесь мы демонстрируем множество методов, выполняемых на ранних и поздних эмбриональных стадиях для изучения клеточных процессов, таких как пролиферация, спецификация судьбы, дифференциация, паттерн и поддержание на протяжении всего развития органа внутреннего уха. Это дополняет другие протоколы по пониманию развития внутреннего уха в культуре экспланта 20,21,22. Сначала мы обсудим введение экзогенной ДНК или РНК в предшественники АД в отоцисте Е3,5 с использованием в электропорации ово. Хотя генетические манипуляции могут дать ценную информацию, фенотипы, генерируемые таким образом, могут быть плейотропными и, следовательно, смешивать. Это особенно верно во время более позднего развития внутреннего уха, где фундаментальные процессы, такие как ретоскелетное ремоделирование, играют множество ролей в делении клеток, морфогенезе тканей и клеточной специализации. Мы представляем протоколы фармакологического ингибирования в культивируемых эксплантатах, которые предлагают преимущества в контроле дозировки, сроков и продолжительности лечения, предлагая точные пространственно-временные манипуляции с механизмами развития.
Различные методы культивирования органов могут быть использованы в зависимости от продолжительности лечения небольшими ингибиторами. Здесь мы демонстрируем два метода культуры органов, которые позволяют понять эпителиальный морфогенез и клеточную специализацию. Метод 3D-культуры с использованием коллагена в качестве матрицы для культивирования кохлеарного протока обеспечивает надежное культивирование и живую визуализацию развивающегося АД. Для понимания формирования стереоцилий мы представляем метод мембранной культуры, такой, что эпителиальная ткань культивируется на жесткой матрице, позволяющей актиновым протрузиям свободно расти. Оба метода позволяют проводить последующую обработку, такую как визуализация живых клеток, иммуногистохимия, сканирующая электронная микроскопия (SEM), запись клеток и т. Д. Эти методы обеспечивают дорожную карту для эффективного использования цыпленка в качестве модельной системы для понимания и манипулирования развитием, созреванием и регенерацией слухового эпителия птицы.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488 Phalloidin</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>A12379</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 647 Phalloidin</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>A22287</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alt-R S.p. HiFi Cas9 Nuclease V3</td>
			<td>Integrated DNA Technologies</td>
			<td>1081061</td>
			<td>High fidelity Cas9 protein</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-GFP antibody</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab290</td>
			<td>Rabbit polyclonal to GFP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A9647</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Chloride Dihydrate</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Q12135</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagen I, rat tail</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>A1048301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Critical Point Dryer Leica EM CPD300</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CUY-21 Electroporator</td>
			<td>Nepagene</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide (DMSO)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D8418</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DM5000B Widefield Microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM, high glucose, GlutaMAX Supplement, pyruvate</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10569010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #5 Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11251-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #55 Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11255-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fast Green FCF</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F7252</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluoroshield</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F6182</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FLUOVIEW 3000 Laser Scanning Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutaraldehyde (25 %)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>340855</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-Mouse IgG Secondary Antibody, Alexa Fluor 488</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>A-11001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-Mouse IgG Secondary Antibody, Alexa Fluor 594</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>A-11032</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-Rabbit IgG Secondary Antibody, Alexa Fluor 488</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>A-11008</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat Serum Sterile filtered</td>
			<td>HiMedia</td>
			<td>RM10701</td>
			<td>Heat inactivated</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hanks&#39; Balanced Salt Solution (HBSS)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>14025092</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LSM980 Airyscan Microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Millicell Cell Culture Insert, 30 mm, hydrophilic PTFE, 0.4 &#181;m</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>PICM03050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MVX10 Stereo Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MYO7A antibody</td>
			<td>DSHB</td>
			<td>138-1</td>
			<td>Mouse monoclonal to Unconventional myosin-VIIa</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MZ16 Dissecting microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-2 Supplement (100X)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>17502048</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Noyes Scissors, 14cm (5.5&#39;&#39;)</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>501237</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Osmium tetroxide (4%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>75632</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>158127</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PC-10 Puller</td>
			<td>Narishige</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pcU6_1sgRNA</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>92395</td>
			<td>Mini vector with modified chicken U6 promoter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin G sodium salt</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P3032</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline (PBS)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10010023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ProLong Gold Antifade Mountant</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>P36934</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SMZ1500 Dissecting microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Cacodylate Buffer, 0.2M</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>11652</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>HiMedia</td>
			<td>GRM853</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sputtre Coater K550X</td>
			<td>Emitech</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard Glass Capillaries 3 in, OD 1.0 mm, No Filament</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>1B100-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>84097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>The MERLIN Compact VP</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thiocarbohydrazide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>L01205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TWEEN 20</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P1379</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in ovo and ex ovo methods to study avian inner ear development

Внутреннее ухо воспринимает звук и поддерживает равновесие с помощью улитки и преддверия. Он делает это, используя специальный тип механосенсорных клеток, известный как волосковая клетка. Фундаментальные исследования во внутреннем ухе привели к глубокому пониманию того, как функционируют волосковые клетки, и как дисрегуляция может привести к потере слуха и головокружению. Для этого исследования мышь была выдающейся модельной системой. Однако мыши, как и все млекопитающие, утратили способность заменять волосковые клетки. Таким образом, при попытке понять клеточную терапию для восстановления функции внутреннего уха, дополнительные исследования на других видах позвоночных могут дать дальнейшее понимание. Слуховой эпителий птиц, базилярный сосочек (АД), представляет собой лист эпителия, состоящий из механосенсорных волосковых клеток (ГК), интеркалированных поддерживающими клетками (СК). Хотя анатомическая архитектура базилярного сосочки и улитки млекопитающих отличается, молекулярные механизмы развития внутреннего уха и слуха схожи. Это делает базилярный сосочек полезной системой не только для сравнительных исследований, но и для понимания регенерации. Здесь мы описываем методы рассечения и манипуляции для внутреннего уха курицы. Методика показывает генетические методы и методы ингибирования малых молекул, которые предлагают мощный инструмент для изучения молекулярных механизмов развития внутреннего уха. В этой статье мы обсуждаем методы электропорации ovo для генетического возмущения базилярного сосочка с использованием делеций CRIPSR-Cas9 с последующим рассечением базилярного сосочки. Мы также демонстрируем культуру органов АД и оптимальное использование культуральных матриц, чтобы наблюдать за развитием эпителия и волосковых клеток.

В электропорационной установке позиционирование электрода может играть роль в области трансфекции. Положительный электрод помещают под желток, а отрицательный над эмбрионом (рисунок 1А). Это приводит к более высокой экспрессии GFP в большей части внутреннего уха и как в?...

Watch this Scientific Journal Video about In Ovo and Ex Ovo Methods to Study Avian Inner Ear Development at JoVE.com

In Ovo and Ex Ovo Methods to Study Avian Inner Ear Development

Цыпленок является экономически эффективным, доступным и широко доступным модельным организмом для различных исследований. Здесь подробно описан ряд протоколов, чтобы понять молекулярные механизмы, лежащие в основе развития и регенерации внутреннего уха птиц.

В методах Ovo и Ex Ovo для изучения развития внутреннего уха птиц

The inner ear perceives sound and maintains balance using the cochlea and vestibule. It does this by using a dedicated mechanosensory cell type known as ...

Возраст, инфекция и ототоксические препараты могут вызвать дегенерацию волосковых клеток внутреннего уха, что у нас приводит к потере слуха. У позвоночных, не являющихся млекопитающими, таких как цыпленок, волосковые клетки могут быть регенерированы. Методы, описанные здесь, используют экономическую эффективность работы с эмбрионами цыплят, простоту получения эмбрионов и хорошее экзоразвитие тканевых эксплантов.Понимание развития и регенерации волос птичьего внутреннего уха может дать важную информацию о потере слуха и потенциальных методах лечения, а эксплантная культура может быть важна для оценки ототоксических эффектов различных лекарств. Перед началом эксперимента заготовьте свежеотложенные яйца и очистите их 70% этанолом, чтобы предотвратить загрязнение. Инкубировать яйца в течение 3,5-4 дней, при температуре от 37 до 38 градусов цельсия при влажности 45%.После инкубации переместите эмбрион в верхнюю часть желтка, положив яйцо на бок на пять минут. Затем используйте щипцы, чтобы сделать небольшое отверстие в верхней части и тупой конец яйца для прохождения иглы 21 калибра. Используя пятимиллилитровой шприц и иглу 21 калибра, удалите два миллилитра альбумина из отверстия на тупом конце яйца.Закройте отверстие на тупом конце с помощью прозрачной ленты. Для изготовления яичного окна прикрепите прозрачную ленту к верхней части яичной скорлупы. Удерживайте иглы от микроинъекции из стандартных стеклянных капилляров с помощью вертикального съемника пипетки.После вытягивания отломите наконечник капилляра с помощью тонких щипцов, чтобы получить диаметр наконечника примерно 50 микрометров с коническим концом. Для эксперимента по нокауту генов смешайте три конструкции, а именно направляющую плазмиду, pcU6.1sgRNA, T2KeGFP, T2TP в соотношении один к одному с одним микрограммом белка SP Cas9, 30% сахарозы и 0,1% быстрого зеленого красителя и конечным объемом 10 микролитров. При электропорации нескольких плазмид убедитесь, что конечная концентрация ДНК составляет не менее четырех микрограммов на микролитр.С помощью пружинных ножниц разрезают около двух сантиметров в длину и 1,5 сантиметра в ширину окна, и обнажают эмбрион. Затем используйте щипцы, чтобы открыть хорионические мембраны, покрывающие эмбрион, обеспечивая доступ к эмбриону. Введите около 200 нанолитров объема смеси раствора ДНК, чтобы заполнить отический пузырь.Для определения эффективности направляющей РНК проводят эндонуклеазный анализ Т7. Добавьте 0,719% солевых капель к эмбриону, чтобы снизить электрическое сопротивление и предотвратить перегрев. Далее поместите положительный электрод через отверстие, сделанное на тупой стороне яйца, и маневрируйте электродом так, чтобы он находился под желтком.Поместите отрицательный электрод над заполненной отоцистой. Чтобы трансфектировать плазмиду в отический пузырь с помощью электропорации, используйте генератор квадратных импульсов и примените пять импульсов по 25 вольт в течение 100 миллисекунд каждый, с интервалом 50 миллисекунд. Определите условия эмпирически на основе индивидуальной электропорации.После электропорации увлажняют эмбрион, добавляя несколько капель 0,719% физиологического раствора. Повторно запечатайте яйцо прозрачной лентой и верните в увлажненный инкубатор при температуре от 37 до 38 градусов Цельсия для дальнейшей инкубации. Продезинфицируйте хирургический стол, стадию микроскопа и прилегающую область, используя 70% этанола и тепла, или спирт стерилизует оборудование для микродиссекции, включая ножницы с минимальным пружинным луком, микрокют и две пары тонких щипцов.Приготовьте пластины для рассечения, включая стеклянную чашку Петри с черной силиконовой основой, 90-миллиметровую пластиковую чашку Петри и 60-миллиметровую чашку Петри. Держите охлажденный PBS или сбалансированный раствор соли Хэнкса, также известный как HBSS, готовым к рассечению. Аккуратно разбейте яйцо в 90-миллиметровую чашку Петри.Затем определите наружное ухо цыпленка и перенесите голову на 60-миллиметровую чашку Петри, наполненную ледяным холодом PBS. Затем сориентируйте эмбрион верхней частью клюва внутрь и удерживайте клюв с помощью одного из щипцов числа пять. Вычерпывайте глаза, используя щипцы второго номера пять.Затем, от рострального до каудального, разрезайте вдоль черепа вдоль его средней линии и вычерпните мозг. Добавьте больше ледяного PBS, или HBSS, и найдите два отолита лагены в виде блестящих структур в конце кохлеарного протока и близко к средней линии. Чтобы изолировать два внутренних уха, прорежьте между двумя лагенами, а также значительно выше и ниже области.Затем под косым освещением визуализируют контур внутреннего уха, и удаляют посторонние ткани и преддверие. Переложите изолированную улитку на черную силиконовую опорную пластину с ледяным холодом PBS. Очистите хрящевую кохлеарную капсулу, используя щипцы номер пять, чтобы получить кохлеарный проток.Затем найдите волнистый слой или тегментум кохлеарного протока и удалите его, используя щипцы no 55, чтобы обнажить базилярный сосочек или АД. Затем удалите текториальную мембрану, чтобы обнажить волосковые клетки и поддерживающие клетки, используя щипцы no 55. Для мембранной культуры базилярного сосочка берут шестилуночную тканевую культуральную пластину и устраивают одну культуральную мембранную вставку на каждую лунку. Нарисуйте некоторые среды в пипетке объемом 200 микролитров, а затем аспирируйте рассеченный базилярный сосочковый эксплант одним буфером X HBSS.Перенесите эксплант на мембрану и сориентируйте его так, чтобы базилярный сосочек был обращен вверх, а волос и опорные клетки были видны сверху. Как только эксплант позиционируется, аспирируйте буфер HBSS медленно с поверхности культуральной мембраны. В этом процессе эксплант будет прикрепляться к культуральной мембране.Заполните колодец шестилуночной пластины, добавив 1,2 миллилитра модифицированной орлиной среды дульбекко, или культуральной среды DMEM, между мембранной вставкой и стенкой скважины. Для приготовления коллагеновой культуры кохлеарного протока добавляют три капли свежеприготовленной коллагеновой смеси в каждую лунку из четырех лунок и переносят рассеченный кохлеарный проток в каждую каплю коллагена. Инкубируйте пластину в течение 10 минут при 37 градусах Цельсия и 5% углекислого газа, чтобы вылечить коллагеновую матрицу.Для обработки культур с малыми молекулами замените питательные среды 700 микролитрами среды, дополненной фармакологическим модулятором, таким как пенициллин, и инкубируйте пластины, как было продемонстрировано ранее. Заменяйте 50% питательных сред каждый день. После соответствующего времени инкубации удалите питательные среды и используйте экспланты для последующих анализов.В электропорационной установке правильное позиционирование электрода приводило к более высокой экспрессии GFP во внутреннем ухе в обоих вестибулярных органах, а слуховой базилярный сосочек подтверждал трансфекцию. CRISPR Cas9 опосредовал нокаут гена Atoh1 во внутреннем ухе, что привело к потере волосковых клеток. Нокаут гена Atoh1 с помощью ово-электропорации с последующей инкубацией до тех пор, пока E10 не показал снижение развития волосковых клеток по сравнению с контролем пустой плазмиды.Хотя электропорация является мозаичной, контрольные электропорированные клетки смогли сформировать волосковые клетки. В электропорированных образцах гРНК Atoh1 зеленые флуоресцентные белковые положительные клетки никогда не показывали маркеров развития волосковых клеток. Органная культура базилярного сосочки в 3D-матрице, такая как коллаген и пятно с антителами против антигена волосковых клеток, обеспечили отличное сохранение морфологии тканей на срок до пяти дней.Организация волосковых клеток и поддерживающих клеток поддерживалась в этих условиях культивирования. Культуры органов на мембране могут сохраняться до пяти дней, сохраняя при этом целостность пучка волос. Это можно увидеть на репрезентативном изображении по локализации белка наконечника звена, протокадгерина 15.Для исследования развития пучка волос изображения с более высоким разрешением, такие как микроскопия сверхвысокого разрешения или сканирующая электронная микроскопия, могут предоставить больше информации. Стерильные условия должны поддерживаться на протяжении всей процедуры. Во время электропорации следите за тем, чтобы эмбрионы не высыхали.При титровании фармакологических ингибиторов можно снизить концентрацию, чтобы преодолеть любую летальность. Как эмбрионы, так и экспланты могут быть взяты для экспериментов по визуализации. Либо путем выполнения микроскопирования видео в реальном времени, либо путем статического конфокального электронного микроскопирования, как показано в протоколе.Учитывая простоту и доступность использования эксплантов внутреннего уха цыплят, мы можем использовать среду с помощью скрининга доказательств для выявления новых молекул, необходимых для регенерации волосковых клеток.

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

In Ovo and Ex Ovo Methods to Study Avian Inner Ear Development

Efficient Gene Transfer in Chick Retinas for Primary Cell Culture Studies: An Ex-ovo Electroporation Approach

Efficient Gene Transfer in Chick Retinas for Primary Cell Culture Studies: An Ex-ovo Electroporation Approach

Эффективное Перенос генов в Чик сетчатки для первичной культуры клеток исследований:<em&gt; Экс-ово</em&gt; Электропорация подход

The cone photoreceptor-enriched cultures derived from embryonic chick retinas have become an indispensable tool for researchers around the world studying ...

Optimized Ex-ovo Culturing of Chick Embryos to Advanced Stages of Development

Optimized Ex-ovo Culturing of Chick Embryos to Advanced Stages of Development

Оптимизированный<em&gt; Экс-ово</em&gt; Культивирование куриных эмбрионов в продвинутых стадиях разработки

Research in anatomy, embryology, and developmental biology has largely relied on the use of model organisms. In order to study development in live embryos ...

Gene Transfer into the Chicken Auditory Organ by In Ovo Micro-electroporation

Gene Transfer into the Chicken Auditory Organ by In Ovo Micro-electroporation

Перенос генов в Куриный органа по Слуховые<em&gt; В Ово</em&gt; Micro-электропорации

Chicken embryos are ideal model systems for studying embryonic development as manipulations of gene function can be conducted with relative ease in ovo. ...

A Novel Ex Ovo Banding Technique to Alter Intracardiac Hemodynamics in an Embryonic Chicken System

A Novel Ex Ovo Banding Technique to Alter Intracardiac Hemodynamics in an Embryonic Chicken System

Роман<em&gt; Ex Ово</em&gt; Кольцевание Техника Альтер внутрисердечной гемодинамики в системе Эмбриональные Chicken

The new model presented here can be used to understand the influence of hemodynamics on specific cardiac developmental processes, at the cellular and ...

A Submerged Filter Paper Sandwich for Long-term Ex Ovo Time-lapse Imaging of Early Chick Embryos

A Submerged Filter Paper Sandwich for Long-term Ex Ovo Time-lapse Imaging of Early Chick Embryos

Затопленный фильтр Сэндвич Бумага для долгосрочного<em&gt; Ex Ово</em&gt; Время покадровой обработки изображений раннего куриных эмбрионов

Due to its availability, low cost, flat geometry, and transparency, the ex ovo chick embryo has become a major vertebrate animal model for the study of ...

In Ovo Electroporation in the Chicken Auditory Brainstem

In Ovo Electroporation in the Chicken Auditory Brainstem

В Ово Электропорация в курином слуховом мозге

Electroporation is a method that introduces genes of interest into biologically relevant organisms like the chicken embryo. It is long established that ...

Methods for the Study of Regeneration in Stentor

Methods for the Study of Regeneration in Stentor

Методы для изучения регенерации в Stentor

Cells need to be able to regenerate their parts to recover from external perturbations. The unicellular ciliate Stentor coeruleus is an excellent model ...

Whole-Mount In Situ Hybridization in Zebrafish Embryos and Tube Formation Assay in iPSC-ECs to Study the Role of Endoglin in Vascular Development

Целая гора В Ситу Гибридизация в зебрафиш эмбрионов и трубоусветки Ассав в iPSC-ECs для изучения роли эндоглин в сосудистом развитии

Vascular development is determined by the sequential expression of specific genes, which can be studied by performing in situ hybridization assays in ...

Creating Avian Forebrain Chimeras to Assess Facial Development

Создание химер переднего мозга птиц для оценки развития лица

The avian embryo has been used as a model system for more than a century and has led to fundamental understanding of vertebrate development. One of the ...

In Ovo Feeding of Commercial Broiler Eggs: An Accurate and Reproducible Method to Affect Muscle Development and Growth

In Ovo Feeding of Commercial Broiler Eggs: An Accurate and Reproducible Method to Affect Muscle Development and Growth

В городе Ово Кормление коммерческими яйцами бройлеров: точный и воспроизводимый метод воздействия на развитие и рост мышц

Within the past three decades, red meat and poultry scientists focused on developing strategies and technologies to manipulate muscle development during ...