Method Article
アフリカツメガエル胚の間の顔の組織が 開発された「エクストリーム前部ドメイン」移植する技術。組織は、頭蓋顔面および開発のための顔領域間の相互作用をシグナリングするための地域の要件の研究を可能にする、別に1つの遺伝子発現のバックグラウンドを移動させることができる。
頭蓋顔面の先天性欠損症は、すべて700出生のうち1つで発生したが、病因はほとんどのため、頭蓋顔面の開発の限られた理解に知られていない。シグナル伝達経路や組織が 発達顔のパターン形成中に行動する場所を特定するには、「顔面移植」技術はカエルアフリカツメガエルの胚で開発された。推定ティッシュ(「エクストリーム前方ドメイン」(EAD))の領域は、尾芽段階でドナー胚から除去され、同等の領域が除去された同じステージの宿主胚に移植する。これは、ホストまたはドナー組織は遺伝子機能の損失又は利得を有し、および/または系統標識を含むキメラ面を生成するために使用することができる。顔領域を容易に大規模であり、次のように治癒した後、現像の結果を監視し、ドナー又は周囲の宿主組織内シグナル伝達経路の役割を示している。 アフリカツメガエルは 、顔の開発のための貴重なモデルであるマイクロマニピュレーション用ccessible。多くの胚は、開発が急速に起こるため、短い期間にわたって、アッセイすることができる。頭蓋顔面のプロセスは、アフリカツメガエルと哺乳類の間で保存現れるので、カエルでの調査結果は、人間開発に関連している。
頭蓋顔面の先天性欠損症1〜2のメカニズムを理解するために、頭蓋顔面の開発における重要な組織とそのシグナル伝達の寄与が特定されなければならない。カエルアフリカツメガエル、外胚葉と内胚葉、直接3-4並置されている「エクストリーム前歯ドメイン」(EAD)、から口や鼻の穴の形を含む顔の一部では、。 EADはまた、顎や他の顔領域5を形成し 、頭蓋神経堤など、周囲の組織に影響を与えるために、シグナリング·センターとして機能します。組織が対応するホスト領域を除去した後に、ホスト胚にドナーから移植されている場合、EADの機能に寄与する遺伝子を同定するために、「顔面移植」技術は、開発されました。移植後、顔の発達を生じることは評価される。このように、機能の喪失(LOF)またはEAD内の特定の遺伝子のための機能(GOF)の利得の効果は、局部的に分析したところ、Hの残りの部分EADと体は、野生型組織から構成されている。野生型組織特異的遺伝子のグローバルLOFまたはGOFを有する胚に移植される移植逆数を行うことができる。移植は、しばしば、アフリカツメガエルおよびニワトリの試験6で用いられてきた。例えば、 アフリカツメガエルの移植が単純発生の神経誘導、レンズや神経の能力、および神経堤の移行7月10日に対処しています。ウズラ、ひよこキメラ移植は、前神経板、前方神経尾根、神経堤、および頭蓋骨11月14日の開発を分析しました。これは、この技術は、推定口5に基底膜形成の調節におけるWnt阻害剤Frzb1、クレセントための新たな役割を実証してきました。アフリカツメガエルにおける頭蓋顔面の開発研究のための最初の移植技術です。 アフリカツメガエル頭蓋顔面の開発の研究のための理想的なモデルです。胚が大きいように、外部の開発ND顔は、開発のマイクロマニピュレーションとイメージングを可能に容易に見ることができる。顔の開発の基礎となるメカニズムはカエルで行われた調査結果は、人間開発4,15-16への洞察を提供することを示し、保存され表示されます。
1。試薬の調製
2。ガラス営業ツールの準備
3。胚操作の準備
4。術前の胚の準備
5。顔面移植手術を行う
6。顔面移植手術後の回復
図3Aに示すように、移植された組織は、完全に移植後に宿主ヘッド内に挿入されるべきであり、 図2BCに示すように、ガラスブリッジは、適宜、胚の顔の上に配置されている。移植を成功させるために移植されたドナー組織が正しく、ホストオープニングサイズにする必要があります。 図3B及び3Cに見られるようにEAD組織は、どのような方法で、頭部から突出しないようにしてください。 図3(d)に示すように加えて、顔の移植は、ドナーの体での位置に対して回転してはならない。数時間後、移植組織および周囲の顔が癒しべきであり、次の日までに、胚は、 図4Aおよび図4(a) 'に示した例のように表示されます。一つは、移植は、 図4(b)の所定の位置に残っていること、蛍光の下で、観察することができます。ステージ41には、移植された対照組織はCONTRます口にibuteし、「図4Bに見られるように、緑色の蛍光のままになります。非摂動野生型胚と比較した場合、野生型宿主に移植した野生型EAD組織は、通常の顔を生じさせる必要があります。ディッキンソンSIVE 5の図3に示すように、しかし、LOFまたはGOFドナー組織で、癒し、頭に残っている必要があります直面しているが、これらはまたは通常頭蓋顔面構造を生じない可能性があります。
試薬 | 材料 | 説明書 |
1 M CaCl 2溶液 | リットル当たりのCaCl 2の111グラム | -20または4℃のオートクレーブと1ミリリットル分量を保存する |
10倍のバース生理食塩水(MBS)ソリューションを修正 | 880のNaCl、51.4グラム | 蒸留水で1Lにボリュームを調整します。 NaOHで7.8に最終pHを調整し、オートクレーブ。 |
10のKCl、745.5ミリグラム | ||
10のMgSO 4、1.2グラム | ||
50のHEPES(pH7.8)に、11.9グラム | ||
25 mMの炭酸水素ナトリウム、2.1グラム | ||
1X MBSソリューション | 最終濃度: | 1M 塩化カルシウム水溶液0.7ミリリットルを10倍のMBS塩溶液100mlを混合することにより1X MBS溶液を調製する。蒸留水で1Lにボリュームを調整します。 0.5X MBSおよび0.1X MBSを作るために、この溶液を希釈。 |
88のNaCl | ||
1のKCl | ||
0.7mMのCaCl 2を | ||
1のMgSO 4 | ||
5のHEPES(pH7.8)で | ||
2.5のNaHCO 3 |
表1。試薬、成分、および指示。
熱 | 引っ張る | VEL。 | 時間 |
800 | 70 | 40 | 50 |
表2。ニードルプラー設定*。
各LABは、おそらく独自の針プラー設定を最適化する必要がありますので、*ニードルプラーの設定はマシンからマシンに異なる。
図1。A)に使用されるツールはそのまま、切れ目のない針と柔軟な先端部が除去された後に破損した針を表示します。B)を完全に密封して丸め、その両端に2つのピペットツールを示している。C)は 3サンプルガラスの橋を表示します。スケールバー= 1,000ミリメートル。
図2顔面移植法の概要A)一般移植スキーム:。顔面移植法の概略胚を1細胞段階における蛍光剤およびアンチセンスオリゴヌクレオチドモルホリノを注射する。蛍光剤は、GFPのmRNA、FITCタグ付きモルホリノ、または蛍光デキストラン。Bのいずれかであり得る。推定的口はホスト野生型胚およびドナーモルファント胚からのステージ22で除去される。移植された組織はまた、直接口の領域の上にある推定鼻を含むように拡大することができる。ドナーモルファント組織は野生型宿主に移植された後、ガラスブリッジで所定位置に固定される。グレーアーチ:グランドを孵化。 Cをtrong。ひげ開発は段階40〜41で採点される。B)実験的考察が。 まとめ 。顔の外科的切除のために、ために切開部1〜4を行います。これはカットの優先順ですが、切開の順序が異なることがあります。B。その結果、ドナーは、開口部が前腸に胚の外側から存在するように、顔から取り外し、外胚葉と内胚葉で表示されます。C。図は、ガラスブリッジの理想的な配置を示しています。両方の移植とホストの顔ガラスに接触し、治癒の間、創傷の収縮から、噴出力に対抗するために頭の中にEAD組織を押す。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。
図3のダウンロードが移植後の胚の回路図正面図が示されている。移植された組織は赤色のドットに概説されているA及びA 'は段階22で理想的な結果を示す。組織が 完全に挿入され、正しく頭の中に位置している。、B及びB '部分的に頭の中に挿入組織とショー間違って移植。CとC'のショー誤った移植の頭の中に挿入組織のほとんどであるが、過剰領域は、治癒サイトから突出している。この組織は壊死し、その周辺、適切に挿入された地域の治癒を阻害する。ドナーでの位置を基準にDとD 'のショーの顔が宿主内で回転された不適切な移植、、。 T問題は、頭の中に癒してくれるが、顔は正常に発育しない。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。
図4。理想的な結果と古い胚。正面図が示されている。 CG:セメント腺、MO:口A)はステージ32で適切に癒さ移植を示す、1日の移植後の胚を表示A ')移植された組織が 所定の位置に残っていることが確認され、蛍光のオーバーレイと同じ胚を表示し、B。。。 )は、数日前制御モルホリノ、GFP +移植を受け、ステージ42で同じ胚を表示します。顔が)適切に。B 'を開発しました移植された組織が 頭に残っていると顔の構造に正常に貢献していることを確認した蛍光のオーバーレイ、同じ胚を示しています。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。
重要なステップと制限:EADの顔面移植の手順は時間であり、集中して作業。それは完璧に練習、着実に手や器用さを必要とします。顔面移植プロトコルは、効率的に組織を除去し、移植する研究者の能力に依存しています。 1ホストの顔を移植を挿入するためには長すぎるがかかる場合は、ホストの顔は収縮し、癒すために開始されます。鉗子は、微妙に顔領域を拡張するために使用することができます。有意な創傷収縮が発生した場合は、移植ならびに治癒せず、宿主の顔の穴にフィットするようにサイズを小さくする必要があるかもしれない。移植のサイズと形状は、ほぼ正常な挿入を可能にするために、受信者の顔の空洞の大きさや形状と一致する必要があります。
ステージによってマッチングされた胚で、ステージ19〜22の間で実行時に顔移植は最も成功している。ステージ22〜26の間の古い顔移植は、可能であるが、より困難であるANクレスト·フリー正中領域は、ステージ22から26と大幅に狭くなるため、Dは、顔の両側に神経堤の移行を妨害することがあります。
受信者とドナーの両方が最適に動作するように移植のための同じような段階である必要があります。理想的には、それらは同じステージでなければならず、最小限互いに数時間以内でなければならない。アンチセンスRNAモルホリノオリゴヌクレオチド(「モルファント」)を注入した胚は、時にはモルファントは、野生型の胚 '段に一致するように、より高い温度で成長されることを必要とする、よりゆっくりと野生型またはコントロールモルファントの胚よりも発症する。
ドナーの顔組織は、そうでない顔が正常に発達せず、ドナー胚における元の位置に宿主体内に相対回転させることがないようにしてください。手続きが機能するためにセメント腺は、顔面移植に含める必要はありません。顔はそれなしで普通に開発しています。しかし、セメント腺は、多くの場合、Tに含まれていますそれは移植の下部を示し、配置するために個別のマーカーとなるので、彼は顔の組織を摘出。このマーカーは、誤って受信者に顔の組織の転送中に組織を回転防ぐことができます。移植は、ホストの顔に誤って挿入されている場合、ドナー組織を除去し、廃棄することができる。開口部は収縮し始めていなければ一つは、同じホストに新しい移植を挿入しようとすることができます。ホスト開口部が著しく縮小した場合は、ホストを破棄し、新たに開始します。
移植は治癒中に、ホストの頭の中に保持されるように、それは、移植された顔に直接ガラスブリッジを配置することが重要です。移植片が適所に保持されていない場合、移植は、ホストの面から押し出すことができる。完全に顔に挿入されたか、それは治癒中に飛び出していない移植が壊死を受ける。でも完璧な移植において、組織死少量の縁oを周囲に発生することがF移植。通常、これは、有害作用を引き起こさず、完全に正常な面は、依然として形成することができる。成功したコントロールでは、軟骨が正常に形成されていることを示唆し、開発の4週間後に奇形が認められておらず、組織の拒絶反応はまれである。
モルホリノは、正常な創傷治癒のために必要なタンパク質を摂動した場合、移植LOF組織がホストの頭にも組み込むことはできませんように最後に、この技術は、動作しない場合があります。
可能な修正やトラブルシューティング:変更は手続きさせることができる。練習すれば研究者は、例えば、EADの半分をより小さな領域を移植することを学ぶことができます。浅い切開は邪魔されず、より深い内胚葉を残して、外胚葉移植を可能にします。胚組織の他の領域は、同様のアプローチを用いて、移植することができる。
移植された組織は、挿入後に死亡した場合、Pがいくつかありますossible原因。完全にホストに挿入したり、適切にガラスブリッジで固定されていない移植された組織は、適切な治癒をダイ妨げます。完全に移植された組織を挿入し、ガラスブリッジと所定の位置に固定してください。移植は、モルホリノまたはRNAを注入ドナー由来である場合、組織は、注入された薬剤からの毒性のため死亡することができる。宿主胚はモルファントまたはRNAを注射され、頻繁にダイた場合も、その後、モルホリノ又はRNAの量を低減する必要がある。これらの問題を解決するには、注入されたRNAまたはモルホリノの量を滴定し、成功した顔の移植のために安全な量を決定する。最後に、上記の0.1×MBS溶液の塩濃度を増加させることはまた、治癒を助けることができる。
意味:記載顔面移植技術は、頭蓋顔面の発達の間のローカルな要件および遺伝子産物の活性の分析を可能にする。このアプローチは、Siを明確にすることができます開発noncrest、神経堤、周囲の構造の間gnaling。それは1が任意の単一のプロモーター駆動構造では不可能である、全てのEAD由来の組織でLOF、または(任意の戦略を使用して)GOFを調べることができます。組織移植の長い歴史は、発生生物学の中にあるが、これはカエル頭蓋顔面の開発の研究に移植の最初のアプリケーションであり、機構の研究7のために重要である。このように技術は脊椎動物の顔のパターン形成および形成を制御する複雑なメカニズムを解明し、頭蓋顔面発育障害の原因を明確にすることができます。
著者らは、開示することは何もありません。
私たちは、カエルの飼育および胚の準備を支援するために彼の助けのためのラデクSindelka、およびCAS Bresillaに感謝します。この作品は、HLSローラ·Jacoxに付与R01DE021109を経由して、NIHによって資金を供給されたが、ハーバード大学のハーシェル·スミス大学院フェローシップとF30の個々のフェローシップ助成F30DE022989-01 NIDCRを通してによって資金を供給された。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Pasteur pipette | VWR | 14672-400 | Lime Glass |
Size 5 3/4 in | Cotton Plugged | ||
Graduated Transfer Pipette | VWR | 16001-180 | Disposable |
#5/45 forceps | Fine Science Tools by Dupont medical | 11251-35 | Angled 45° |
Standard Pattern Forceps | Fine Science Tools | 11000-20 | Straight; serrated tip; stainless steel |
Capillary Tubing (for needles) | FHC | 30-30-1 | Borosil 1.0 mm OD x 0.5 mm ID/Fiber |
Cover slip | VWR | 48393 252 | 24 x 60 mm micro cover glass; |
Ficoll 400 | Sigma-Aldrich | F9378 | |
Needle Puller | Sutter Instrument Co | Needle Puller: discontinued Filament: FB300B | The most similar, currently available needle puller is the P-97. For filaments, use Sutter 3.00 mm square box filaments, 3.0 mm wide. |
Model P-80 | Flaming / Brown micropipette puller | ||
Stereomicroscope | Zeiss | ||
Stereomicroscope Lighting by Fostec | Fostec | Use a light box with 2 fiberoptic arms. | |
Nickel Plated Pin Holder | Fine Science Tools | 26018-17 | Jaw Opening Diameter: 0-1 mm |
Moria Nickel Plated Pin Holder | Fine Science Tools | 26016-12 | Jaw opening Diameter: 0-1 mm |
Tungsten Needles | Fine Science Tools | 10130-05 | 0.125 mm Rod diameter |
Van Aken Plastalina | Blick | #33268-2981 | |
Modeling Clay- white, red, or yellow | |||
mMessage mMashine SP6 or T7 Kit | Ambion | AM1340 |
このJoVE論文のテキスト又は図を再利用するための許可を申請します
許可を申請This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2023 MyJoVE Corporation. All rights reserved