The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Dutch was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
Department of Biological Sciences, Smith College
Deschene, E. R., Barresi, M. J. Tissue Targeted Embryonic Chimeras: Zebrafish Gastrula Cell Transplantation. J. Vis. Exp. (31), e1422, doi:10.3791/1422 (2009).
Deel 1: Alexa 594 Labeled embryo's
1,1 micro-injectie Plate en Needle voorbereiding
1.2 embryoteams en micro-injectie Apparatuur Setup
1,3 micro-injecties van de TL-Alexa 594
Deel 2: gastrulastadium Transplantaties
2.1 Dechorionating en Transplant Plate voorbereiding
2.2 embryo's en Transplant Apparatuur Setup
2.3 gastrulastadium Cel Transplantatie
2.4 Het visualiseren en Imaging embryo's
Resultaten:
In een poging om de rol van astroglial cellen adres in de voorhersenen is het noodzakelijk om zowel visualiseren deze cellen en doel verschillende genetische manipulaties aan kleine clusters van diencephalic en telencephalic cellen. Voor het opwekken van deze soorten van chimère embryo's, waarbij een gedeelte van het astroglial bevolking in het embryo is anders dan al door genotype of fenotype, hebben we een veelzijdige aanpak die het gebruik van GFP transgene embryo's, die astroglia labels combinatie gebruikt, met het gebruik van gastrula -geënsceneerde stamceltransplantatie. Om specifiek onze klonen te richten op het diencephalon, we gebruik gemaakt van de zebravis gastrula lot kaart om selectief te extraheren cellen op de middenlijn op gelijke afstand van het dier paal en het schild 5 (Fig. 1B). Deze gewonnen tg [GFAP: GFP] cellen werden vervolgens getransplanteerd in dezelfde locatie in een wild-type gastheer gastrula, die vervolgens werd verhoogd tot 30hpf, en immunolabeled voor alle axonen (α-Geacetyleerd Tubuline) als referentie oriëntatiepunten voor de voorhersenen anatomie. Als voorbeeld hier getoond, confocale beeldvorming van een gastheer embryo onthult geïsoleerde GFP + cellen in het telencephalon en diencephalon (Fig. 2A). De volledige morfologie van deze GFP + cellen kunnen worden waargenomen in deze klonale test, waaruit blijkt dat de meeste van deze cellen nemen op de karakteristieke radiale gliale morfologie, waar de soma is gelegen naast de ventriculaire zone en een brede uiteinde voet eindigt een radiale proces op pial oppervlak (Fig. 2A, inzet). Drie-dimensionale weergave van de Z-stack van deze verzamelde optische schijfjes duidelijk de positie van deze cellen met betrekking tot de gelabelde axonen (Film 1).
Een andere benadering vaak gebruikt voor het visualiseren van getransplanteerde cellen is een cellijn fluorescerende kleurstof, zoals Alexa 594, aanvankelijk microinject in de dooier van een een-cel geënsceneerd wild type of GFP transgene embryo. Als voorbeeld nemen we geïnjecteerd Alexa 594 in wild type embryo's in het een-cellig stadium. We konden ze zich ontwikkelen tot schild-stage gastrula en vervolgens uitgevoerd voorhersenen gericht transplantatie zoals hierboven genoemd, maar in plaats daarvan hebben we getransplanteerd in tg [GFAP: nuc-GFP] transgene gastheer gastrula. Beeldvorming van de dorsale telencephalon door Laser scanning confocale microscopie is gebleken fluorescerende rode clusters van donor cellen onder de GFP + kernen binnen de voorhersenen (Fig. 2B). We hebben verder geanalyseerd deze host door het verzamelen van Z-stacks om de drie minuten in de loop van twee uur met de laser scanning confocale. 4-dimensionale weergave van deze timelapse gebruik Volocity software (Improvisation) toont dynamische cellulaire bewegingen van de rhodamine celmembranen eennd de GFP + kernen (Film 2).

Klik hier voor een grotere versie van figuur 1 te zien.
Figuur 1: Transplant apparatuur en schematische van experimentele methoden. A) apparatuur die wordt gebruikt om gastrula-stage transplantaties uit te voeren. De Zeiss Lumar fluorescerende stereo microscoop werd gebruikt om deze transplantaties verrichten. Het is op afstand bediende focus en zoom (links rode cirkel). De Transferman NK werd gebruikt om de positie van de capillaire die ook op afstand bediende (rechts rode cirkel) te manipuleren. Tijdens het instellen 60-80 embryo's worden geplaatst in afzonderlijke agar putten eerder in een 100mm petrischaal met een plastic mal (paars geschetste kader). De transplantatie capillair (TransferTip) vervaardigd door eppendorf heeft een 15μm binnendiameter opening en een 20 graden schuine punt (groen geschetste kader). Het streven van de cellen wordt geregeld met Eppendorf's Airtram (rood geschetste kader). B) Illustratie van gastrulastadium transplantatie procedure, van de donor in de gastheer embryo's. Cellen worden gewonnen uit tg [GFAP: GFP] embryo's (hier afgebeeld) of Alexa 594 geïnjecteerd (zoals beschreven in protocol) donor embryo's. Cellen worden verwijderd uit de middellijn halverwege het schild en dier paal, en getransplanteerd in dezelfde regio van de gastheer embryo's. Hosts zijn vast en beeld gebracht met behulp van Laser Scanning confocale microscopie.

Klik hier om een grotere versie van figuur 2 te zien.
Figuur 2. Voorbeeld van gastrulastadium transplantaties binnen de zebravis voorhersenen A) een vooraanzicht van wild-type gastheer embryo's met getransplanteerde tg [GFAP: GFP]. Cellen in de diencephalons en telencephalon van de zebravis voorhersenen. Axonen worden gelabeld in het rood (α-tubuline antilichaam Geacetyleerd) en de getransplanteerde cellen worden gelabeld in het groen (endogene GFP expressie). Embryo's zijn 30 hpf. Inzet toont radiale gliale morfologie van GFP + cellen. B) dorsaal aanzicht van de telencephalon van een live tg [GFAP: nuc-GFP] gastheer embryo met Rhodamine fluorescerende getransplanteerde cellen (rood). Kernen van gastheer embryo's worden gelabeld in het groen (GFP). Onderbroken lijn schetst de voorste oppervlak van de voorhersenen. Solide lijn geeft de ventriculaire zone. Schaal bar is 10μm.
Film 1. . De relatie van ectopisch gelabelde radiale gliacellen onder voorhersenen commissuren Cellen van een gastrula geënsceneerde tg [GFAP: GFP] embryo werden getransplanteerd in een niet-GFP transgene wild-type lijn. Een laser scanning confocale Z-Stack werd verzameld en vervolgens verwerkt voor 3-D-rendering gebruiken Volocity software. In eerste instantie, het beeld is een vooraanzicht van de zebravis voorhersenen bij 30hpf, en het is horizontaal gespiegeld ten opzichte van 2B figuur. Axonen (een-Geacetyleerd tubuline, rood) in de voorste commissuur (AC, boven) en post-optische commissuur (POC, onder) worden gezien. De groene cellen zijn de GFP + getransplanteerde cellen die wortel schoot in de voorhersenen en de gegenereerde duidelijke radiale glia-morfologie. Naarmate de film vordert richt het zich in op twee radiale gliale cellen bezitten einde honorarium dat de POC contact. Klik hier om een film downloaden.
Movie 2. Timelapse beeldvorming van getransplanteerde Alexa 594 gelabelde cellen in de voorhersenen Cellen van een gastrula eerder geïnjecteerd met Alexa 594 werden getransplanteerd naar tg. [GFAP: nuc-GFP] transgene embryo's. Deze film is een 3-D projectie van een 2h tijdreeks, waarin Z-stacks werden genomen om de 5 minuten. Z-Stacks werden verzameld op een laser scanning confocale microscoop, en 4-D renderings ingevuld met behulp Volocity software. Getransplanteerde cellen zijn gelabeld met Alexa 594 (rood), en het GFP + kernen zijn groen. Aangezien dit timelapse loopt, de 4D afbeelding begint met een dorsaal aanzicht van de voorhersenen bij 30hpf en draait over de X-as, zo duidelijk beweging in de celmembranen van alle getransplanteerde cellen en in de GFP + kernen ook. Klik hier Downloaden Movie 2.
Het genereren van chimere embryo's is een krachtig hulpmiddel dat veel onderzoeksvragen adressen binnen verschillende model systemen, namelijk de fruitvlieg (D.melanogaster), worm (C.elegans), zebravis (D.rerio) en muis (M.musculus). We stellen dat de zebravis model systeem uniek is geschikt voor het genereren van hersenspinsels op een relatief eenvoudige, snelle en veelzijdige manier. De zebravis is een gewerveld dier dat zich buiten de moeder maakt het veel toegankelijker in vergelijking met de muis model. Zebravissen zijn ook aanzienlijk groter dan vliegen of wormen, die embryologische manipulaties zoals celtransplantatie vereenvoudigt. Daarnaast is de mogelijkheid om celtransplantatie procedures te combineren met transgene technieken zorgt voor een grote reeks van mogelijke experimenten in welk gen de functie kan worden gemanipuleerd in een gelokaliseerde weefsel-specifieke wijze. Bijvoorbeeld, kleine klonen van GFP + of Rhodamine gelabelde cellen in staat stellen de karakterisering van de volledige cel morfologieën die vaak verloren gaan in een homozygote transgene donor of zijn onmogelijk te visualiseren te wijten aan verschil in subcellulaire etikettering met gemeenschappelijke antilichamen. Bovendien, door gebruik te maken transgenically tagged of fluorescent gevulde cellen, kunnen we volgen donor cellen in de live zebravis embryo in de tijd. Timelapse beeldvorming van individuele cellen levert een nieuwe analyse van de cellulaire gedrag in de context van het hele organisme.
Ons lab combineert ook het gebruik van heat shock induceerbare transgene lijnen met cel transplantaties zodanig dat bepaalde axon begeleiding signalen kunnen worden misexpressed in donorcellen na een verhoging van de incubatie temperatuur (gegevens niet tonen). Deze techniek is een zeer krachtige en directe benadering van een eiwit van belang lokaal misexpress in een ruimtelijke en temporele-specifieke manier, die ons in staat stelt om te zien hoe de specifieke eiwit ontwikkeling beïnvloedt. In ons geval, deze techniek kan onze kennis uit te breiden achter de functie van Slit-Robo begeleiding aanwijzingen in de positionering van commissuren en gliacellen bij de middellijn 5.
Andere benaderingen om lokaal misexpressing genen zoals focale UV uncaging en gelokaliseerde heatshock tools (laser of soldeerbout), bieden wel alternatieve manieren om de expressie van genen en markers in een kleine cluster van cellen 7-9 te manipuleren, maar celtransplantatie wordt een uiteindelijke omgeving van de analyse die vrij is van een trauma veroorzaakt door UV-, laser of warmte te maken celtransplantatie een meer gecontroleerde experimentele benadering. Tot slot hebben we gevonden celtransplantatie procedures om een cruciaal onderdeel van onze neurologische biologie onderzoek. Het genereren van klonen van cellen met verschillende eigenschappen is een instrument van cruciaal belang voor de ontwikkeling bioloog bij het aanpakken van fundamentele vragen van de cel-gedrag, gen-functie, en cel autonomie.
We willen graag de leden van de Barresi Lab bedanken voor hun steun en behulpzame reacties op dit manuscript. Wij danken Alexander Workman voor zijn constante technische bijstand en het dier verzorgend personeel voor hun hulp bij het handhaven van het Smith College zebravis kolonie. We danken ook Mike Hallacy, Rudi Rottenfusser, en Carl Zeiss microimaging voor leningen sommige microscopie apparatuur voor de filmin van dit protocol. Dit werk werd ondersteund door een NSF gefinancierde onderzoek te verlenen, 0615594.
| Name | Type | Company | Catalog Number | Comments |
| Petri dishes | Tool | Fisher Scientific | 08-757-13 | 100 x 15 mm |
| Glass bottom culture plates | Tool | MatTek Corp. | P35G-1.5-2.0-C | 35 x 15mm, No 1.5, Uncoated, Gamma-irradiated |
| Wide Bore Glass Pasteur pipets | Tool | Fisher Scientific | 63A-53-WT | |
| Glass filament capillaries for trough molds (without filament) and injection needles (with filament) | Tool | World Precision Instruments, Inc. | 1B150F-4 | 4 in. (100 mm), 1.5 / 0.84 OD/ID (mm) |
| Transplant Capillaries (TransferTip) | Tool | Eppendorf | 83000122-8 | Type IV, sterile, Int. 15μm; 20 degree bend |
| Transplant mold | Tool | Adaptive Science Tools | PT-1 | 150 triangular divots to hold individual embryos |
| Agarose, Type I | Reagent | Sigma-Aldrich | A6013-250G | 1.5% agarose made in EM |
| (Antibiotic) Embryo Medium | Reagent | See Westerfield, 2007 | ||
| Phosphate Buffer | Reagent | See Westerfield, 2007 | ||
| Watchman Forceps | Tool | Fine Science Tools | 100+mm tip (dull), 50mm tip | |
| Rhodamine B Dextran | Lineage tracer dye | Molecular Probes, Life Technologies | D1824 | MW 10,000 Da, lysine-fixable, red (590nm) fluorescent dye excited with green (570nm) light |
| Dissecting Microscope | Microscope | Olympus Corporation | SZX7 | |
| Fluorescent Stereo Microscope | Microscope | Carl Zeiss, Inc. | Lumar | Fully Automated Joystick Controlled (Sycop) |
| Transplant Apparatus | Tool | Eppendorf | AirTram | |
| Automated Micromanipulator | Tool | Eppendorf | TransferMan NK2 | Joystick Controlled |
| Micromanipulator | Tool | Applied Scientific Instrumentation | 00-42-101-0000 | MM33 Right |
| Microinjector with Back Pressure Unit | Tool | Applied Scientific Instrumentation | MPPI-2 BPU | |
| Flamming/Brown Micropipet Puller | Tool | Sutter Instrument Co. | Model P97 | Program: Heat 550; Velocity 200; Time/Delay 200; Pull force 120. |