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Murine utricle에 달팽이 관의 3 차원 organotypic 문화 광학, 콜라겐 보존 타고 난 조직 형태를 젤 취소 조정 매트릭스 강성의 기계적 자극에 대 한 허용 및 바이러스 중재 유전자 납품을 허용.
내가 감각 기관 포유류 실험적인 조작 및 광학 관측의 어려움 때문에 공부에 도전 하. 또한, 기존의 문화 기술을 허용 생화학 물결, 이러한 메서드는 내가 감각 기관의 발달 동안에 기계적인 힘 및 조직 경직 효과 공부 하는 방법을 제공 하지 않습니다. 여기는 그대로 murine utricle 이러한 한계를 극복 하는 달팽이 관의 3 차원 organotypic 문화에 대 한 방법에 설명 합니다. 여기에 설명 된 3 차원 매트릭스 강성의 조정 위한 기술 조직의 성장 반대 탄성 력의 조작을 허용 합니다. 이 방법은 따라서 내가 개발 하는 동안 기계적인 힘의 역할을 연구 하기 사용할 수 있습니다. 또한, 문화 유전자 바이러스 중재 배달, 이득 및 손실-의-기능 실험을 위해 사용 될 수 있는 허용 한다. 이 문화 메서드는 타고 난 세포를 유지 하 고 지 원하는 세포 vestibular 및 청각 감각 기관의 전통적인 2 차원 문화에 대 한 잠재적으로 우수한 대안 역할.
대부분의 포유류 기관 개발 측면의 연구 생체 외에서 시스템에 의해 촉진 되었습니다. 두 가지 주요 방법을 지금 vestibular 감각 기관의 문화에 대 한 사용 된다: 부동성1 및 부착2 . 두 방법 모두 머리 세포 취약점3 및 재생1,4 체 외조사를 허용합니다. 또한, 노치5,6, Wnt7,8, 그리고 표 피 성장 인자 수용 체 (EGFR)9,10 신호 계곡 내가의 발달 역할을 설립, 부분적으로, 생체 외에서 문화 감각 epithelia 통해. 그러나, 세포 성장과 분화 제어 됩니다, 뿐만 아니라 세포 외 매트릭스의 강성 morphogens 세포 연락처 등 물리적 및 기계적 신호를 통해 뿐만 아니라에 의해 신호 및 기계적 스트레칭 또는 긴축 통해. 이러한 기계적 자극의 역할 개발 내가 vivo에서 조사 도전 이다. 또한, 기존의 자유 부동 및 부착 문화 방법 등 연구 시험관에 대 한 적합 하지 않습니다. 여기 우리는 방법 설명 젤 나 콜라겐에서 3 차원 organotypic 문화에 대 한 다양 한 경직의. 이 방법은 주로 vestibular 및 인공 감각 기관의 비보에 아키텍처를 유지 하며 성장과 분화11기계적인 힘의 효과 조사
기계적 자극 신호 통로12,,1314,15, 마 등 다운스트림 분자 이벤트 활성화 알려져 있습니다 때문에 기계적 자극을 결합할 수 중요 하다 와 생화학 및 유전 조작. 여기에 설명 된 문화 방법 바이러스 중재 유전자 배달 허용 하 고 따라서 공부 기계 기도 하 고 분자 내가 개발11동안 신호를 사용할 수 있습니다.
여기에 설명 된 모든 방법은 동물 관리 및 사용 위원회의 록펠러 대학와 남부 캘리포니아의 대학 승인 있다.
1. (선택 사항) 준비 콜라겐의 나 Mouse-tail 힘 줄에서 솔루션
참고: 콜라겐 나 솔루션 상업적으로 사용할 수 있습니다. 젤 준비에 대 한 제조업체의 지침을 따릅니다.
2입니다. Vestibular 및 청각 기관의 해 부
3. (선택 사항) 콜라겐 조정 내가 Chondrocytes의 다양 한 농도 추가 하 여 강성을 젤
참고: Chondrocyte 격리 방법 Gosset 외 에서 수정 된 20
4. 장소 내가 젤 콜라겐에서 Vestibular 또는 청각 감각 기관
5. 바이러스 주사 Vestibular 및 청각 감각 기관의 3 차원 문화에
Vestibular 및 청각 감각 기관 배아 귀에서 교양 40 Pa 콜라겐에서 내가 젤 낮은 강성 미 발달 조건11을 흉내 낸 상대적으로 정상 차원 구조 (그림 1)를 유지 하 고 세포를 유지 하 고 셀 (그림 2 및 그림 3)를 지원합니다. 30% 이상 감소 셀 밀도 지원 하지만 (스튜던트 t-검정: n = 4, p < 0.004) 머리 세포 밀도 60% 감소 (스튜던트 t-검정: n = 5, p < 0.0001) utricular 문화 (그림 2에서에서 3 일 후 ), 복식 시간11 의 같은 기간 동안 보다 더 많은 흑점의 지역 (n = 3, p = 0.0002). 이 여기에서 설명 하는 3 차원 문화에 대 한 메서드 지원 수가 중요 한 증가 3 일 동안은 utricle에 기존 세포의 80%를 유지 하면서11, 세포에 대 한 사용 방법을 보여 줍니다. 3 차원 문화 E14.5 달팽이 관에서 설립, Sox2 긍정적인 조상 세포 문화 (그림 3)에서 3 일 후 내부 및 외부 머리 세포의 형태학 상으로 구별할 수 행으로 구분 합니다.
유전자 발현 바이러스 성 감염에 의하여 vestibular 및 청각 감각 기관의 3 차원 문화에서 조작할 수 있습니다. 4hydroxytamoxifen은 레이블 Lfng 있다T2/tdTomato 마우스17의 E15.5 배아에서 설립 인공 explants에 셀을 지원 문화 매체에 추가 됩니다. 아 데 노 바이러스의 주입 지원 기관의 자료(그림 4)에서 세포의 감염에 문화 결과의 루멘에 5를 입력 합니다. Utricular 문화 E17.5 배아, 주로 셀 감각 상피 (그림 4B)를 통해 지원의 감염에서 결과에서 설립의 루멘으로 동일한 바이러스의 주입.
그림 1. 도식 다이어그램의 해 빛 미세한 utricle 및 3 차원 콜라겐 달팽이 관의 대표 문화 나 젤. (A) A 도식 그리기 표현 감각 epithelia murine 내가 6 수용 체 장기의 (녹색). 레드 라인 utricle 및 달팽이 관의 해 부 동안에 소개 하는 컷을 나타냅니다. (B) 가벼운 현미경 이미지 묘사 E17.5 utricle (위 패널) 및 E14.5 달팽이 관 (하단 패널) 콜라겐 젤과 48 h에 대 한 교양에 포함 된. 스케일 바 100 µ m을 나타냅니다. 이 그림은 Gnedeva 외에서 수정 되었습니다. 11 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2. 세포와 3 차원 utricular 문화 지원 셀. (A) Confocal 현미경 이미지 묘사 explantation (상단 패널) 이전 E18.5 utricle 고 3 일 후에 40-Pa 콜라겐에서 3 차원 문화 나 젤 (하단 패널). 세포 (녹색) Myo7A에 대 한 분류는 그리고 Sox2 (빨간색)에 대 한 세포 지원. 눈금 막대가 나타냅니다 50 µ m. (B) Quantifications를 E18.5 utricles explantation 이전 및 3 차원 기관 문화에서 3 일 후에 셀 밀도 (빨간색 막대), 머리 세포 밀도 (녹색 막대), 그리고 황 반 영역 (회색 막대)를 지원 ± SEMs 수단으로 표현 (p < 0.001로 표시 됩니다 * * 및 p < 0.0001로 * * *). 이 그림 Gnedeva 그 외 여러분 에서 수정 되었습니다. 11 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3. 세포와 3 차원 인공 문화 지원 셀. Confocal 현미경 이미지 explantation (상단 패널) 이전 E14.5 달팽이 관을 묘사 하 고 3 일 후에 40-Pa 콜라겐에서 3 차원 문화 나 젤 (하단 패널). Myo7A-Sox2 긍정적인 내부 세포 (IHC) 및 외부 머리 세포 (OHC) 문화에서 3 일 후 4-5 행에 나타납니다. 지원 세포는 또한 분류 Sox2에 대 한 (빨간색). 눈금 막대를 나타냅니다 25 µ m. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4. 달팽이 관 utricle의 3 차원 기관 문화에 바이러스 성 감염의 대표적인 결과. 아 데 노비 루스 serotype 5 3 차원 인공 문화에 감염 (GFP, 녹색) 장기의 기지에서 셀 (토마토, 붉은)를 지 원하는 Lfng 있다T2/tdTomato26 E15.5 배아 결과에서 설립의 하는 (A) 주입 감각 상피는 회색으로 구분 된. 눈금 막대 나타냅니다 100 µ m. (B) 3 차원 utricular 문화에 동일한 주사에서 설립 E17.5 태아 감염 (GFP, 녹색) 셀 (Sox2, 레드)는 장기에 걸쳐 지원의 결과. 감각 상피는 회색으로 구분 된. 눈금 막대는 100 µ m을 나타냅니다. 이 그림 Gnedeva 그 외 여러분 에서 수정 되었습니다. 11 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
중재 하십시오 성장 및 개발 하는 동안 내가 차별화 된 분자 신호5,6,7,8,,910광범위 하 게 공부. 그러나 Utricular 모델 시스템에서 얻은 증거는 세포 접합 및 Hippo 신호의 활성화를 통해 감지 기계적 신호 또한 중요 한 역할 이러한 프로세스2,11, 에서 제안 하는, 22. 또한, 모두 감각 상피에서 죽어가는 세포의 압출 및 transdifferentiation 통해 새로운 감각 수용 체의 후속 형성 영향을 미칠 수 잔여 지원 세포, 그들을 일으키는 의해 감지 하는 기계적인 힘 다시 재생성 하는 동안 세포 주기를 입력 합니다. 여기에 설명 된 3 차원 문화 시스템은 모두 성장 제어 내가 개발11 동안에 기계적인 힘의 역할 및, 잠재적으로, 머리 세포 동안 동일한 힘의 역할을 조사 하는 실험 방법을 재생입니다. 또한, 접근 용이 감각 상피, 따라서 허용 성장과 재생의 수사를 위한 기계 및 분자 조작의 조합에 있는 유전자 발현을 변경 하는 방법을 제공 하는 바이러스 성 감염에 귀의 감각 기관11.
방법의 한계는 최소한의 정보를 사용할 수 있는 내 생 세력 및 기계적 자극에 내가 embryogenesis 중 관계. 개발 내가에서 조직이 경직의 우리의 지식; 존재 하지 않는 따라서 콜라겐 나 젤의 어떤 강성 vivo에서 조건에 해당 하는 추정 하기 어렵다. 우리의 관측 및 모델은 utricle의 성장을 반대 하는 힘은 낮은 처음 장기 접근의 최종 크기11증가 하시기 바랍니다. 우리는 그러므로 chondrocytes 없이 젤 콜라겐 배아 vestibular 및 청각 감각 기관 문화는 순수 관련 기판은 가설.
여기 설명 하는 3 차원 문화 방법을 하면서 또한 이상 세포의 80% 문화 (그림 2)에서 3 일 후 utricular 황 반11새로운 지원 세포의 형성을 유도 합니다. 따라서 메서드는 utricle의 2 차원 문화에 대 한 뛰어난 대안을 나타냅니다, 세포의 어떤 유일한 40-50%에서 문화5,8에서 첫 번째 24 시간 후 생존과 머리 세포 취약점을 연구 하는 데 사용 수와 재생 체 외
우리가 보여 교양된 장기의 Corti에서 내부 및 외부 머리 세포의 해부학 적 구별 조직된 행의 형성, 더 많은 일 이지만 여기 설명 하는 3 차원 문화 방법을 정상 지원 하는지 여부를 결정 하는 데 필요한 집중 확장 (CE)23,,2425의 과정에서 달팽이 덕트 신장 CE 셀 이동, 재배열, 및 셀 연락처 변경26 개발 달팽이 덕트 주변 조직에 의해 생성 하는 외부 힘에 의해 영향을 받을 수 있는 포함 하는 매우 동적인 공정 이다. 이 방법은 상대적으로 정상적인 3 차원 조직 아키텍처, 유지 않습니다 그리고 잠재적으로 CE에서 생체 외에서의 연구에 대 한 도움이 될 수 있습니다.
저자는 공개 없다.
우리이 프로토콜 기반으로 원래 연구에 그들의 공헌에 대 한 박사 A. 야 코 보, 닥터 제이 Salvi, 그리고 A. Petelski 감사 합니다. 우리 또한 기술 지원 및 축산에 대 한 제이 라마와 W. Makmura을 감사합니다. 우리 R01DC015530, 로버트 슨 치료 개발 기금, 그리고 자금 카루소 가족 재단 NIDCD 부여 NIDCD 훈련 그랜트 T32 DC009975, 인정 합니다. 마지막으로, 우리는 하 워드 휴즈 의학 연구소, 박사 Hudspeth 탐정은 지원을 인정 합니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
#10 Surgical Blades | Miltex | 4-110 | |
#5 Forceps | Dumont | 11252-20 | |
100 mm Petri dish | Sigma | P5856-500EA | |
250 uL large orifice pipette tips | USA Scientific | 1011-8406 | |
30 mm glass-bottom Petri dish | Matsunami Glass USA Corporation | D35-14-1.5-U | |
4 well plate | Thermo Fisher Scientific | 176740 | |
4-Hydroxytamoxifen | Sigma | H7904 | |
60 mm Petri dish | Thermo Fisher Scientific | 123TS1 | |
Acetic acid | Sigma | 537020 | |
Ad-GFP | Vector Biolabs | 1060 | |
Anti-GFP, chicken IgY fraction | Invitrogen | A10262 | |
Anti-Myo7A | Proteus Biosciences | 25-6790 | |
Anti-Sox2 Antibody (Y-17) | Santa Cruz | sc-17320 | |
Bicinchoninic acid assay | Thermo Fisher Scientific | 23225 | |
Click-iT EdU Alexa Fluor 647 Imaging Kit | Thermo Fisher Scientific | C10340 | |
Collagenase I | Gibco | 17100017 | |
D-glucose | Sigma | G8270 | |
DMEM/F12 | Gibco | 11320033 | |
Epidermal growth factor | Sigma | E9644 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Thermo Fisher Scientific | 16140063 | |
Fibroblast growth factor | Sigma | F5392 | |
Flaming/Brown Micropipette Puller | Sutter Instrument | P-97 | |
Glutamine | Sigma | G8540 | |
HBSS | Gibco | 14025092 | |
Hemocytometer | Daigger | EF16034F | |
HEPES | Sigma | H4034 | |
Insulin | Sigma | I3536 | |
Iridectomy scissors | Zepf Medical Instruments | 08-1201-10 | |
Microinjector | Narishige | IM-6 | |
Nicotinamide | Sigma | N0636 | |
PBS (10X), pH 7.4 | Gibco | 70011044 | |
PBS (1X), pH 7.4 | Gibco | 10010023 | |
Phenol Red pH indicator | Sigma | P4633 | |
Pure Ethanol, 200 Proof | Decon Labs | 2716 | |
RFP antibody | ChromoTek | 5F8 | |
Sodium bicarbonate | Sigma | S5761 | |
Sodium hydroxide | Sigma | S8045 | |
Sodium selenite | Sigma | S5261 | |
Tabletop vortex | VWR | 97043-562 | |
Transferrin | Sigma | T8158 | |
Trypan blue | Sigma | T6146 |
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