$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
p class = "jove_title" >1. الحصول على الأجنة لمقايسة التحويل الضوئي
< p class = "jove_content" >عند تهجين أسماك الزرد المعدلة وراثيا التي تعبر عن PCFP ، يتم اختيار ألمع الأجنة المتماثلة الزيجوت ، وتنمو عند 28.5 درجة مئوية حتى المرحلة الجنينية
المرغوبة 15.
ملاحظة 1: سيسمح هذا الاختيار المسبق بمسح الأجنة بطاقة الليزر المنخفضة وبالتالي منع السمية الضوئية والتبييض الضوئي.
ملاحظة 2: نقترح استخدام الضوء منخفض الكثافة عند تصور الأجنة والحفاظ عليها في الظروف المظلمة بسبب الحساسية العالية ل PCFPs ، مثل Kaede و KikGR ، للتعرض للضوء بما في ذلك ضوء النهار.
2. التضمين
- في وعاء زجاجي به ماء بيض ، قم بإزالة الأجنة تحت المجهر المجسم باستخدام ملقط.
- تخدير الأجنة عن طريق نقل جنين مفصل التآكل إلى 0.16 مجم / مل محلول Tricaine (3-amino benzoic acidethylester ، Sigma-Aldrich) (40 ميكرولتر من محلول مخزون 4 مجم / مل في 1 مل من E3 متوسط 1X).
ملاحظة 1: نقل الأجنة بماصة زجاجية أو طرف مقطوع (P1000) لتقليل مخاطر إتلاف الأجنة.
ملاحظة 2: لا ينبغي أن تتعرض الأجنة الصغيرة المتكللة للهواء أو رفعها إلى واجهة الماء / الهواء ، لأن البويضات تتمزق بسهولة عند تعرضها للإجهاد الميكانيكي.
- انقل الجنين المخدر إلى غطاء طبق المزرعة وحافظ على الجنين ضمن أصغر حجم ممكن من الوسط.
- انقل الجنين إلى الاغاروز عن طريق سحب الجنين بدرجة حرارة انصهار منخفضة بنسبة 1٪ (LMA ، Lonza) عند 30 درجة مئوية تحتوي على 0.16 مجم / مل من التريكايين ، وضعه على غطاء زجاج طبق ثقافة ذو قاع زجاجي (MatTek Corp. Ashland MA USA). بعد ذلك ، قم بتوجيه الجنين بمساعدة طرف بلاستيكي أملس (على سبيل المثال ، طرف ماصة Microloader مقطوع ، Eppendorf) ، وعندما يتم بلمرة LMA ، قم بتغطية agarose بمحلول Tricaine 0.16 مجم / مل.
ملاحظة 1: قم بإذابة 1٪ LMA عند 60 درجة مئوية والحفاظ على الاغاروز المذاب عند 30 درجة مئوية.
< p class = "jove_title" >3. تحويل الصور
- على مجهر متحد البؤر المقلوب المجهز بمصدر ليزر 405 نانومتر و 488 نانومتر و 561 نانومتر ، مثل Zeiss LSM 710 ، تصور العينة عن طريق مسح z-Stack يغطي الهيكل الكامل للعينة ليتم تحويلها وتتبعها لاحقا باستخدام ليزر 488 نانومتر (أي ليزر Ar 30 ميجاوات ، بكثافة 5-7٪ ، كاشف مضبوطة على 493-540 نانومتر) وليزر 561 نانومتر (أي، ليزر 10 ميجاوات DPSS 561 ، بكثافة 7-9٪ ، ضبط الكاشف على 587-651) لمسح الأنسجة / العضو بحثا عن التألق الأخضر والأحمر للبروتينات القابلة للتحويل الضوئي ، على التوالي.
ملاحظة 1: بالنسبة للمسح قبل تحويل الصور ، استخدمنا هدف Plan Apochromat 20x / NA 0.8.
ملاحظة 2: ابحث دائما عن التألق الأحمر قبل التجربة لاستبعاد وجود أي PCFP أحمر تم إنشاؤه عن طريق الخطأ.
- حدد أداة السلسلة الزمنية واضبطها على دورتين بدون فاصل زمني (واحدة لمرحلة ما قبل التحويل الضوئي والأخرى لما بعد التحويل).
- حدد أداة المناطق وحدد منطقة اهتمام واحدة أو أكثر (ROI) لتحويل الصور.
ملاحظة 1: نوصي أولا بتحديد الدقة التي تتطابق بها المنطقة المحولة فعليا بواسطة ليزر المسح الضوئي في عائد الاستثمار مع عائد الاستثمار المحدد في البرنامج عن طريق قياس مساحة الأنسجة / الخلايا المحولة ضوئيا في الثلاثة (اتجاه xy و z) في عينة ثابتة حيث لا يتوقع حدوث حركة خلية أو بروتين. بالنسبة للإعدادات الموضحة في هذا التطبيق ، تطابق عائد الاستثمار مع المنطقة المحولة ضوئيا بدقة كبيرة ولكن هذا يعتمد على الهدف المستخدم وكمية الليزر المطبقة لتحويل الضوء. يمكن تقليل حجم عائد الاستثمار إلى حجم خلية واحدة اعتمادا على الفتحة العددية للهدف وعامل التكبير وكمية ضوء الليزر المستخدمة في تحويل الصور.
- حدد أداة التبييض واضبطها لبدء التبييض بعد المسح الضوئي 1 من 2. استخدمنا ليزر 30 ميجاوات 405 نانومتر لتحويل الصور وتم تحسيننا بعناية للحد الأدنى من ضوء الليزر اللازم لتحويل الضوء الكامل والذي يتم تحقيقه في الغالب عن طريق تغيير شدة ضوء الليزر وتكرارات المسح الضوئي لعائد الاستثمار ووقت البكسل (أي سرعة المسح).
ملاحظة 1: لتحويل الصور ، استخدمنا هدف Plan Apochromat 20x / NA 0.8.
ملاحظة 2: يجب تحديد قوة الليزر وعدد التكرارات تجريبيا لكل إعداد تجريبي ويجب ضمان التحويل الضوئي الكامل من PCFP الأخضر إلى الأحمر ضمن عائد الاستثمار مع الحد الأدنى من الكمية اللازمة من ضوء الليزر لتقليل السمية الضوئية. نوصي ببدء الاختبارات باستخدام طاقة ليزر منخفضة (على سبيل المثال 3٪ ، أي ما يعادل 0.03 ميجاوات في الخطة الموضوعية) جنبا إلى جنب مع أعداد منخفضة من التكرارات (على سبيل المثال 20) ، وبالتالي زيادة طاقة الليزر حتى يتم تحقيق التحويل الضوئي الكامل الذي كان في أيدينا بنسبة 10٪ من طاقة الليزر (المقابلة ل 0.1 ميجاوات في الخطة الموضوعية). في ظل هذه الظروف ، نجت جميع الأجنة التي تم اختبارها من خطة العلاج. ومع ذلك ، لاحظنا أن غشاء الصفار حساس لنبضات الليزر ويمكن أن يتلف بسهولة مما يتسبب في موت الجنين. لهذا السبب ، قد يحدث فتك الجنين بعد التحويل الضوئي إذا كان موضع النسيج المستهدف قريبا من جسم الصفار.
- امسح العينة ضوئيا بواسطة z-Stack باستخدام الليزر لمسافة 488 نانومتر و 561 نانومتر لتصور أي لون أخضر متبقي ومضان أحمر محول ضوئيا ل PCFP.
ملاحظة 1: للمسح الضوئي بعد تحويل الصور ، استخدمنا خطة Apochromat 20x / NA 0.8.
< p class = "jove_title" >4. إزالة الجنين من Agarose
- تخلص من المحلول وقم بإزالة الجنين بعناية من LMA بنسبة 1٪ بمساعدة إبرة أو طرف بلاستيكي أملس.
- الحفاظ على الجنين في ماء البيض في الظلام عند 28.5 درجة مئوية حتى مرحلة النمو المرغوبة.
ملاحظة 1: من المهم أن تستمر الأجنة في نموها في ماء البيض ، خاصة خلال الأيام الأولى من التطور أثناء تمديد الجسم الجنيني. في الواقع ، تغير بعض الأنسجة / الأعضاء الجنينية مواضعها أثناء التطور ، وبالتالي تتطلب توجيهات محددة أثناء التضمين والتي تعتمد على الأنسجة / العضو المعين المعني ومرحلة التحليل التنموية المرغوبة.
5. إعادة التضمين
- تابع كما هو الحال في النقطة 2.) من هذا البروتوكول.
< p class = "jove_title" >6. تتبع الأنسجة المحولة ضوئيا في المراحل الجنينية اللاحقة
- مسح منطقة الاهتمام (z-Stack) باستخدام الليزر لإشارات الفلورسنت الخضراء والحمراء ، على التوالي.
ملاحظة 1: بالنسبة للمسح الضوئي x ساعات بعد تحويل الصور ، استخدمنا خطة Apochromat 20x / NA 0.8.
ملاحظة 2: نظرا لأن هذا البروتوكول لا يؤثر على التطور الطبيعي للجنين ، فمن الممكن مراقبة الجنين المحول ضوئيا في مراحل لاحقة من التطور (لهذا ، تابع كما هو موضح في النقاط 4-6).
7. النتائج التمثيلية
يظهر مثال على مقايسة التحويل الضوئي في الشكل 1. قمنا بتتبع الخلايا البطانية أثناء تطور الزرد (لمراجعة تشريح الأوعية الدموية لأسماك الزرد النامية انظر16). وفقا لذلك ، استخدمنا خط مراسل أسماك الزرد Tg (kdrl: nlsKikGR) hsc7 يعبر عن KikGR داخل النوى البطانية17. تم رفع الأجنة متماثلة اللواقح والتعبير الزاهي عند 28.5 درجة مئوية حتى 48 ساعة بعد الإخصاب (HPF). عند إزالة الأجنة ، تم تخدير الأجنة ودمجها في LMA لوضع الجانب الأمامي الظهري للجنين باتجاه زجاج الغطاء من أجل تصور أفضل لأوعية الرأس. نستخدم مجهر متحد البؤر مقلوب (Zeiss LSM 710 Meta) مزودا بالليزر الذي يعمل عند 405 نانومتر و 488 نانومتر و 561 نانومتر ، وهدف Plan Apochromat 20x / NA 0.8 لمقايسة التحويل الضوئي وتتبع البروتين المحول ضوئيا. كما هو موضح في الشكل 1 أ ، قبل التحويل الضوئي ، تم التعبير عن KikGR داخل الأنسجة البطانية ولم يكن من الممكن اكتشافه إلا على أنه مضان أخضر باستخدام ليزر الأرجون 488 نانومتر. لم تكتشف عمليات المسح الضابط باستخدام ليزر 561 نانومتر DPSS 561-10 للتألق الأحمر أي KikGR محول ضوئيا قبل التحويل الضوئي (الشكل 1 أ). بعد ذلك ، تم تحويل عائد الاستثمار بالكامل باستخدام ليزر 405 نانومتر (بكثافة 10٪ ، 20 تكرارا) وتم مسح الأوعية الرئيسية مرة أخرى باستخدام ليزر 488 نانومتر و 561 نانومتر (الشكل 1 ب). كما هو موضح في الشكل 1 ب ، تحول KikGR الأخضر تماما إلى اللون الأحمر داخل عائد الاستثمار. بعد فحص التحويل الضوئي ، تمت إزالة الجنين من الاغاروز ورفعه عند 28.5 درجة مئوية في ماء البيض. أخيرا ، لوحظ الجنين مرة أخرى بعد 24 ساعة من التحويل الضوئي ، حوالي 72 hpf ، لتتبع الخلايا البطانية المحولة ضوئيا في مراحل لاحقة (الشكل 1 ج). وهكذا ، تم تضمين الجنين في LMA ، وأعيد مسح العينة باستخدام ليزر 488 نانومتر و 561 نانومتر. كما هو موضح في الشكل 1 ج ، داخل الأنسجة البطانية الناشئة عن عائد الاستثمار المحول ضوئيا ، لوحظت كل من بروتينات KikGR غير المحولة والمحولة ضوئيا بسبب استقرار KikGR الفلوري الأحمر المحول ضوئيا وإعادة تخليق KikGR الأخضر الجديد غير المحول ضوئيا.
< p class = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "دائما" >
الشكل 1. التحويل الضوئي ل KikGR أثناء تطور أسماك الزرد. (أ ، ب) تم تحويل منطقة معينة من الأوعية الدموية للرأس البطاني بمعدل 48 حصانا في الأجنة المعدلة وراثيا Tg (
kdrl:
nlsKikGR) hsc7 و (C) لوحظت مرة أخرى بعد 24 ساعة من التحويل الضوئي (حوالي 72 HPF). يتم عرض تألق KikGR (الأخضر) ، KikGR المحول ضوئيا (الأحمر) والقنوات المدمجة. تظهر الدوائر المنقطة عائد الاستثمار قبل وبعد وبعد تحويل الصور على مدار 24 ساعة. الصور عبارة عن مناظر ظهرية لجنين الزرد ، من الأمام إلى الأسفل. قضبان المقياس: 50 ميكرومتر.
البروتين (اختصار)
السابق (نانومتر)
Em (نانومتر)
إي سي
كيو واي
الهيكل الرباعي
وضح
تطبيق
الرقم المرجعي
Kaede_G
508 ريال
518
99
0.9
تترامير
259 ح.
تتبع الخلية
2،6
Kaede_R
572
580 ريال
60
0.3
تترامير
59
KikGR_G
507 ريال
517
54
0.7
تترامير
112
تتبع الخلية
3،6،8-10
KikGR_R
583
593
35
0.6
تترامير
68
mKikGR_G
505 ريال
515 ريال
49
0.7
مونومر
101 ريال
التتبع الديناميكي صور فائقة الدقة
13
mKikGR_R
580 ريال
591
28
0.6
مونومر
53
EosFP_G
506 ريال
516
72
0.7
تترامير
150 حيا
تتبع الخلية
5,20
EosFP_R
571 ريال
581 ريال
41
0.5
تترامير
67
tdEos_G
506 ريال
516
34
0.7
ثنائي ترادفي
165
صور فائقة الدقة
12،14،21
tdEos_R
569 ريال
581 ريال
33
0.6
ثنائي ترادفي
59
mEos2_G
506 ريال
519
56
0.7
مونومر
140 حيا
التتبع الديناميكي صور فائقة الدقة
11,18
mEos2_R
573 م
584
46
0.7
مونومر
90
Dendra2_G
490 ريال
507 ريال
45
0.5
مونومر
67
التتبع الديناميكي صور فائقة الدقة
4,11
Dendra2_R
553
573 م
35
0.55
مونومر
57
< p class = "jove_content" >
الجدول I. خصائص البروتينات الفلورية القابلة للتحويل الضوئي. جنبا إلى جنب مع الاسم الشائع و / أو الاختصار لكل PCFPs ، يتم عرض الأطوال الموجية لذروة الإثارة (Ex) والانبعاث (Em) ، ومعاملات الانقراض المولي (EC ، 10-3 M-1 cm-1) ، والعائد الكمي (QY) ، والهيكل الرباعي ذي الصلة من الناحية الفسيولوجية ، والسطوع النسبي (كنسبة مئوية من EGFP) ، والتطبيق ، والمراجع موضحة في الجدول. جدول مقتبس من داي وديفيدسون ، 2010
1.
PCFP
الخطوط المعدلة وراثيا لسمك الزرد
مصدر
Kaede
Tg (elavl3: Kaede)
rw0130a
مختبر أوكاموتو
Tg(EPV. TP1-Mmu.Hbb: Kaede)
Tg (الداخلات: Kaede)
Tg (isl1: Gal4-VP16،14xUAS: Kaede)
Tg (lhx5: Kaede)
b1204 /+
زيرك
Tg (myl7: kaede)
Tg (olig2: Kaede)
Tg (UAS-E1b: Kaede)
s1999t
زيرك
Tg (UAS: Kaede)
rk8
زيرك
Tg(vsx2:Kaede)
nns2
مختبر هيغاشيجيما
KikGR
Tg (kdrl: nlsKikGR)
Tg (krt4: NTR-KikGR)
Tg (myl7: nlsKikGR)
Tg (sox10: KikGR)
Tg (UAS: KikGR)
EosFP
Tg (sox10: EosFP)
Tg (sox10: nlsEosFP)
Dendra
Tg (-8 ميجا بكسل: Dendra2)
Tg (UAS: Dendra-kras)
< p class = "jove_content" >
الجدول الثاني. الخطوط المعدلة وراثيا لأسماك الزرد التي تعبر عن PCFPs. البيانات التي تم الحصول عليها في قاعدة بيانات الكائنات الحية النموذجية لأسماك الزرد (ZFIN ،
http://zfin.org/). يشار إلى توافر الخطوط في المركز الدولي لموارد أسماك الزرد (ZIRC ،
http://zebrafish.org/zirc/).