Method Article
The zebra finch (Taeniopygiaguttata) is a valuable model organism; however, early stages of zebra finch development have not been extensively studied. The protocol describes how to dissect early embryos for developmental and molecular applications.
キンカチョウ(Taeniopygia滴状 ) が毒性学1、2、行動3、およびメモリを含むと4,5,6の学習、研究の多くの分野でますます重要なモデル生物となっています。配列決定されたゲノムを有する唯一の小鳥のように、キンカチョウは、発達研究に使用するための大きな可能性を秘めている。しかし、キンカチョウ開発の初期段階では十分に研究されていない。キンカチョウの開発における研究の欠如は小さな卵、胚の解剖の難しさに起因することができます。以下の解剖法は、胚発生のすべての段階での形態および遺伝子発現の調査のために可能にする胚組織の損傷を最小限に抑えることができます。これは、明視野の両方を可能にし、胚の品質蛍光イメージングは、例えば、in situハイブリダイゼーション (ISH)、細胞増殖アッセイ、ならびに定量的なレア定量的アッセイのためのRNA抽出のような分子の手順で使用L-リアルタイムPCR(qtRT-PCR)である。 この手法は、研究者がアクセスするために以前に困難であった開発の初期段階を研究することができます。
この技術の全体的な目標は、発生研究の広い範囲で使用するための胚発生の初期段階からのキンカチョウ(Taeniopygia滴状 )の胚を得ることである。キンカチョウが 優勢小鳥のモデル生物となっており、毒性学1,2、行動3、メモリ、および4,5,6、比較神経解剖学7,8を学習し、言語発達9,10など、様々な分野で広く使用されている。配列決定されたゲノムを有する唯一の小鳥のように、キンカチョウは、既知の種の鳥11、12,13の50%以上を表しスズメ目秩序の分子および遺伝学的研究を可能にする。
フィールドの多様な成人および若年キンカチョウの使用にもかかわらず、いくつかの研究では、特に開発の初期段階で、キンカチョウの胚で実行された。これは、その卵aの小さいサイズに起因することができND胚、および鶏( ニワトリ )が以前に優勢なモデルシステムの17,18,19,20,21として使用された研究のためのモデル生物14,15,16としての新しい地位。しかし、非ボーカル学習者として、鶏は、発声学習、遺伝、行動、運動学習10に関わる皮質-大脳基底核回路の開発を発声学習の遺伝的基礎を研究するための適切なモデル系ではありません。
これは、キンカチョウの胚は、はるかに繊細で、より簡単に破損切開および分子処置中のニワトリ胚よりもあることに留意することが重要である。キンカチョウの胚での透過処理の手順を実行する際に特に、大きな注意が必要です。ニワトリ胚に害を与えないであろう強い洗剤や酵素はキンカチョウの胚が損傷することがあります。一般的なケアの観点からは、インキュベーター内での配置の前に小さなカップにキンカチョウの卵を入れることが必要であるローリング時にインキュベーション中に破損するのを防ぐため。
キンカチョウ簡単かつ多産飼育下で一年中繁殖、行動研究に適している、とボーカルの学習者である。これらの特性は、キンカチョウの使用は、開発を統合したモデル生物の必要性、遺伝学、および言語の行動の側面に対処することができます。キンカチョウ22に固有の最近開発されたステージングガイドと組み合わせて、以下に詳述解剖法は、キンカチョウ、ますます便利標準化された発達モデル生物にする。しかし、初期段階の胚を得ることが困難なことができます。このプロトコルは、研究者が簡単に初期胚を取得することができます。キンカチョウでの複雑な行動、または他の小さな開発に対する毒性効果の早期開発と分子の発達の基礎を調査する研究は、スズメ目の鳥は、この解剖の方法論が役立つでしょう。
倫理声明:メソッドはウィリアム&メアリーカレッジの繁殖コロニーから家畜化キンカチョウを行った。すべての手順は、RSPCAのガイドライン23に続き、ウィリアム·アンド·メアリーOLAW(実験動物福祉事務所)動物福祉保証(#のA3713-01)の大学によって承認されたと(#2013から06施設内動物管理使用委員会(IACUC)の承認を持っていた - 02から8721 - dacris)。
1。卵の収集とインキュベーション
卵から胚の2。取り外し
胚体外組織からの胚の3。分離
4。のEdU細胞増殖アッセイ。定款とゼブラフィンチ胚におけるのEdUの検出。
5。のEdUは、反応プロトコル」をクリックして "
以下のステップは、すべてのガラスバイアル中で行われる。
卵黄膜(A)に取り付けられており、卵黄(B)から胚を分離するための適切な方法を実証しながら、図1に図示のステップは、胚の外観を示している。胚は卵黄膜よりもはるかに軽い接合部のゾーンによって同定することができる。卵黄が切除されるまで、胚自体は区別することがしばしば困難である。胚を卵から切除されると、それを固定することができ、またはフラッシュは、将来の使用のために凍結した。 in situハイブリダイゼーションを解剖胚に予定されている場合は、接合部のゾーンを経由して胚に接着されている卵黄膜を除去する必要がある。この膜は、(C)は解消されると、2の胚の視認性を向上を示している図 、卵黄膜(A、B)を剥離すると、適切な方法。切開および固定後、全体のin situハイブリダイゼーションマウントを図3(A、A '、B、Bに示すように実施した')および図4(A、A'、B、B ')および図5(A、B、C)orthodenticle ホメオボックス2(のOtx2)発生的にメチル水銀の低用量に曝露胚における発現の差を検出する。図5は図背景の欠如を示すセンス·プローブの結果、。対照胚はステージ6 22(A、Aに展開しながら、 図4では、同じ時点で卵から切除されているにもかかわらず、発達メチル水銀(メチル水銀)に曝露胚をステージに5 22(B、B ')を、進行した')。解剖し、 図4に示された胚の群は、巣から採取し、同じ時点でインキュベーターから採取した。いくつかの自然変動が現像中に存在するが、以前の解剖データに基づいて、インキュベータ内の温度変動のみ2.4 ppmのメチル水銀胚develoの原因であるとは考えられないpmentally遅れる。段階における差異は発達メチル水銀に曝露胚における細胞増殖の変化を示す。
解剖前に、EdUのは2日目の卵に注入し、一晩インキュベートさせた。ステージ16〜22の胚の切開および固定後、EdUのは、 図6(A、B、C)に示すように、増殖細胞の検出を可能にする、「クリック」化学を用いて可視化した。それは、発達の進行を妨害する可能性メチル水銀への曝露など、インキュベーター内および解剖中に卵を配置したり、EdUのアッセイを実行するときに慎重に時間点を監視することが重要である。最古の注射は、ステップ1.3で指定されたコレクションの日であった0日目、上で行った。この胚は(ステージ7 22)は、約38時間後に解剖した。生存率であれ噴射量が478 nlの下にあったとして、約90%(対照胚と同じ速度)であった。
この切開法は、高品質のRNA抽出を可能にする。ステージ16は22の胚を解剖した後、RNA抽出は、図7に見られるように、必要な最適化なしで、製造業者のプロトコルに従って行った。卵黄膜の除去は、RNA抽出およびそれ以降のqRT-PCR用途には不要であった。
注:前方および後方領域は、それぞれ、画像の上部と下部にあるように全ての胚の数値は配向されている。
図1。キンカチョウの胚を見つけると解剖の手順は、1月10日22ステージ 。かすかな白いディスクは、(A)は明らかであるまで静かに卵黄を圧延することにより、胚の位置を確認します。一度胚卵黄の中心に位置し、卵黄を最初のカット(1)と後続の切り込み(2)である接合(ZJ)のゾーンを縁卵黄膜の圧力を軽減する段階的(B)に切開し卵黄膜に付着した。スケールバーは1ミリメートルを表しています。
図2。卵黄膜と胚の構造の可視性の除去。卵黄から胚を除去した後、4%PFAを含むペトリ皿内の場所胚。 in situハイブリダイゼーションを行う必要がある場合には、胚性構造体の視認性が不可欠であり、卵黄膜(A)を除去することによって達成することができる。必要に応じてグリップ卵黄膜極細先端ピンセットで、ゆっくりとでは、最も外側のエッジで直接胚を処理することで、離れて胚からそれを剥がす(B)。卵黄膜の除去は、胚性構造体の透明度を増加させ、胚をin situハイブリダイゼーション (C) 中で画像化または処理することができる。スケールバーは1ミリメートルを表しています。 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。
図3。ホールマウントin situハイブリダイゼーションは 、発達 orthodenticleホメオボックス2(のOtx2)のメチル水銀。発現パターンにさらさキンカチョウ胚で実行が 0.0 ppmのメチル水銀(A、A ')および2.4 ppmのメチル水銀(B、Bに曝露された胚に特徴づけられた')親の食生活を経由。 DOのOtx2のRSAL(A)および腹側(A ')式は、ステージ12〜22の間、中脳および視神経小胞を通して見える。治療群の胚は、同じ時点で解剖したが、背側(B)に示すように、発達遅延しそして、ステージ11 22略語の特徴であるヘッド構造の腹側(B ')ビュー:MB、中脳; OP、眼胞。スケールバーは1ミリメートルを表しています。
図4。ホールマウント 原位置で ハイブリダイゼーションは、発達メチル水銀にさらさキンカチョウ胚で実行。orthodenticle ホメオボックス2(のOtx2)の発現パターンは、6 22エンブリー段階で特徴づけられた OSは、0.0 ppmのメチル水銀(A、A ')とステージ2.4 ppmのメチル水銀(B、Bにさらさ5 22胚'親の食生活を介して)に暴露した。略語:AM、中胚葉の前縁;いや、脊索、脊索中胚葉; PO、proamnion、前原口; PS、原始線条22。スケールバーは1ミリメートルを表しています。
図5。 その場でのホールマウント ハイブリダイゼーションは、センスプローブを用いたキンカチョウ胚で実行。(A)ステージ5 22胚(B)は、初期の段階6 22胚(C)ステージ11 22胚。スケールバーは1ミリメートルを表しています。
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図6 EdUの取り込みおよびキンカチョウ胚におけるデ各機能を備えています。EdUの化学はステージ16〜22の胚(A、B、C)で増殖している細胞を検出するために使用された「クリック」。 EdUのチミジン26,27の代わりにDNAに組み込まれ、クリックケミストリー27を用いて検出される。増殖は体節の側縁部と尾芽ではっきりと見える。パネルAは、胚の後部で独占的に発生して増殖を示し、また、個々の増殖性細胞を示す。パネルBは、全胚における増殖位置を示しています。パネルCは、前方領域を示しており、より詳細に高度に増殖性の終脳(TE)を示す。略語:AF、羊水倍; FLB、前肢芽; HLB、後肢芽;ル、レンズ小胞; MS、中脳; MT、後脳; OPC、眼杯; PA、咽頭弓; SM、体節中胚葉; TB、尾芽胚; TE、終脳。スケールバーは1ミリメートルを表しています。 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。
図7。に解剖キンカチョウ胚から抽出したRNAの品質。制御(0.0 ppm)のステップ3.8で説明したように1.2 ppmのメチル水銀胚を解剖し、フラッシュが凍結した。各レーンは、各治療群から2均質化された胚から抽出したRNAを示しています。
発生学的ステージングガイド22およびゲノムアノテーションの最近の開発は、キンカチョウの発達研究のために望ましいモデル生物にする。しかし、ステージ1で3〜7ミリメートルの範囲キンカチョウ胚のサイズが小さく、脆弱性- 10 22、11、14解剖が困難になります。検索ときれいに卵黄の表面から胚を除去することは困難な場合があります。このプロトコルは、簡単に手順を実行するために十分な詳細を提供します。このプロトコルは、一般的に知られていない重要なステップを示していますが、成功した解剖を確保するために必要である。例えば、スティッキング排除する秤量紙の胚および卵黄シートとの間の小さな層を残すことが不可欠である。
胚の同定および除去の両方が困難であることができる。それが持っているの後に卵黄の表面に胚を特定するトラブルシューティングを行うには、直接、卵黄の上に光を当てる卵から取り出し、胚を見つけるために45°の角度で卵黄を見られて。胚が見つかると、胚を引き裂くしないように注意しながら、紙の重さに卵黄を切った。
構造のより良い視覚化のために、8〜22 -更なるアプリケーションは、解剖学的な違いを画像化を含む場合には、in situハイブリダイゼーション 、又は細胞増殖アッセイでは、段階1で卵黄膜を除去することが重要である。初期段階では卵黄や卵黄膜を除去する際に問題が発生した場合は、胚性脆弱性を減らすために1×PBSでそれを洗う前に、4%PFA中で胚を固定します。説明したように、第1解剖中に卵黄膜を除去することにより、構造体はin situハイブリダイゼーションを行った後に明らかにキンカチョウ胚に表示し、完全な状態である。
のEdUの制限は、胚性致死に478 NLリード以上の投薬量の投与である。しかし、広大な投与量範囲はvaryinができます増殖性細胞タギングのGレベル。
本キットに使用される「クリック」反応は銅(I)触媒による - アルキン - アジド-環化(銅(I)、AAC)です。この特定の反応において、アルキン含有チミジンアナログ分子(のEdU)は活発に分裂する細胞として援用される。 EdUのアルキン基は、DNAのらせん構造から突出しており、遊離アルキン基に結合し、緑色蛍光分子にコンジュゲートアジド分子への曝露によって検出される。緑色蛍光は、胚で新しく増殖している細胞を示している。これらの反応種は、生物において天然には存在しないので、アジドとアルキン基のバイオ直交性は、非特異的染色を阻止する。 DNAは、反応が起こるために変性する必要がないため、また、更なるDNA依存性分析が容易に27を行うことができる。
このメソッドの固有の制限は小型で断片であるキンカチョウ胚のility。慎重に行われていない場合は、15 22損傷胚の構造になることができます-胚の卵黄膜を除去すると、1ステージ。しかしながら、このプロトコルは、研究者は、以前に徹底的に研究されていない構造異常および遺伝子発現を調べるために初期胚の段階を使用できるように、切開法を単純化する。このプロトコルは、研究者は大人の表現型の発生起源を決定することができますセルラー分子アッセイの過多のための道を開く。例えば、遺伝子発現は、種々の環境条件下で発声学習に関与し又は開発28、29,30,31の初期段階で薬理学的治療の後に検査することが可能となる。本論文で実証されていないが、この方法は、潜在的にキンカチョウ組織切片上でin situハイブリダイゼーションなどの放射性のような他の手順を可能にし、エレクトロポレーション/ OV中O 手術 32、33,34。キンカチョウは、文学の広大なボディの中に、重要なモデル生物として確立されていることを考えれば、このような研究は、特に、成人の生理学および行動は言語7、9の開発を発達メカニズムをリンクするための未開発の機会を提供しています。
著者らは、開示することは何もありません。
著者は彼らの資金源、ウィリアム&メアリーカレッジ、ハワードヒューズ医学研究所学部理科教育プログラムに感謝。グラントスポンサー:NIH(MSS);承認番号:R15NS067566。彼らはまた、動物のケアと支援のためのウィリアム·アンド·メアリー大学、生物学科と教養学部からの支援を認める。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Chicken egg incubator | We use a Picture Window Hova-Bator Incubator, Circulated Air Model | ||
Click-iT EdU Alexa Fluor 488 Imaging kit | Invitrogen | C10337 | Detection of cell proliferation. |
Dissection microscope | We use Olympus SZ61 | ||
7'' Drummond capillary for Nanoject II injector | Drummond | 3-00-203-G/X | |
Drummond Nanoject II microinjector | Drummond | ||
Dumont Tweezers #55 | World Precision Instruments | 14099 | |
Ethanol (EtOH) | |||
50 ml Falcon tube (polypropylene) | Fisher Scientific | 06-443-18 | |
FastPrep Lysis Matrix H tubes | MP biomedicals | 6917-100 | Used for RNA extraction, used to homogenize embryos |
Fiber optic illuminator lamps (High Intensity Illuminator) | Dolan-Jenner Industries | Fiber-Lite MI-150 | |
Glass vials with screw cap (DEPC treated) | Fisher Scientific | 03-338A | |
Microcentrifuge eppe tube (1.5 ml) | Fisher Scientific | 05-408-129 | |
Mineral oil | Sigma-Aldrich | M-8410 | |
Modeling Clay | Any brand | ||
Narshige PB-7 needle puller | Narshige | ||
Omni Bead Ruptor Homogenizer | OMNI International | 19-010 | Used for RNA extraction |
4% Paraformaldehyde (4% PFA): 20 ml 8% PFA (32 g paraformaldehyde, 350 ml sdd H2O, adjust pH to 7.6, 400 ml sdd H2O), 20 ml 2x PBS | Fixation of embryos. Caution, is harmful and do not inhale. | ||
Phosphate buffered saline (1x PBS): 200 ml 10x PBS, 1,800 ml Barnstead H2O, adjust pH to 7.4 | |||
Phosphate buffered saline (10x PBS): 800 ml Barnstead, 2.013 g KCL, 80.063 g NaCl, 2.722 g KH2PO4 monobasic, 14.196 g Na2HPO4 dibasic, 200 ml Barnstead H2O, adjust pH to 6.5 | |||
Phosphate buffered saline with 0.1% Tween-20 (1x PTw): 1,800 ml Barnstead H2O, 200 ml 10x PBS, adjust pH to 7.4, 2 ml Tween-20 | |||
35 ml Plastic Petri dish | Fisher Scientific | 08-757-100A | |
plastic wrap | Any brand | ||
Prepease RNA Spin Kit | PrepEase, Affymetrix | 78766 1 KT | Used for RNA extraction, used to homogenize embryos |
Reaction Mix: 875 μl 1xPBS, 100 mM 20 μl CuSO4 (Kit Component E), 5 μl Alexa Fluor 488 azide (Kit Component B), 100 μl diluted reaction buffer additive (Kit Component F) | Invitrogen | C10337 | Detection of cell proliferation. |
sdd H2O | |||
Seed cup | We use it as a container when incubating eggs | ||
Stainless steel scalpel | |||
Standard nest box | We use Abba Plastic Finch Nestboxes | ||
4 ml, Teflon Lined Cap, Glass Vials | Fisher Scientific | 02-912-352 | |
Transfer pipettes (polyethylene) | Fisher Scientific | 13-711-7M | |
4 x 4 weigh paper | Fisher Scientific | 09-898-12B |
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