يصف هذا البروتوكول نهج الاستئصال بالليزر ثنائي الفوتون الذي يتم إجراؤه في يرقات الزرد ، والذي يعمل كنموذج لدراسة تجديد العظام وتأثيرات الاستجابة المناعية للاستئصال.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول نهج الاستئصال بالليزر ثنائي الفوتون الذي يتم إجراؤه في يرقات الزرد ، والذي يعمل كنموذج لدراسة تجديد العظام وتأثيرات الاستجابة المناعية للاستئصال.
تتمتع أسماك الزرد (Danio rerio) بقدرة رائعة على تجديد الأعضاء والملاحق المختلفة. تمت دراسة تجديد العظام في أسماك الزرد باستخدام طرق مختلفة مثل بتر الزعانف ، ونتف القشور ، ونقب الجمجمة ، والأساليب المجهرية. باستخدام إعداد المسح بالليزر متحد البؤر المجهز بليزر ثنائي الفوتون ، تم تطوير طريقة الاستئصال بالليزر كنموذج آفة لاستئصال الخلايا المكونة للعظام (بانيات العظم) في الطبقة النامية ليرقات الزرد. تسمح الطريقة الموضحة هنا باستئصال الخلايا بطريقة دقيقة ، حيث يمكن تعديل المساحة والشكل والعمق بدقة. بالإضافة إلى ذلك ، تسمح هذه الطريقة بتصوير المنطقة قبل وبعد الاستئصال مباشرة ، بحيث يمكن تحليل الآثار قصيرة المدى للإصابة. في هذا الإعداد التجريبي ، تمت دراسة الاستجابة المناعية بعد استئصال بانيات العظم في المنطقة المصابة. لوحظت زيادة في تجنيد البلاعم بعد الاستئصال ، مما يشير إلى أهمية وجودها أثناء تجديد العظام.
تجدد أسماك الزرد أعضاء متنوعة مثل شبكية العين والدماغ والقلب والبنكرياس1. بالإضافة إلى ذلك ، تجدد أسماك الزرد العناصر الهيكلية ، ولهذا السبب تم استخدامها لدراسة تجديد الزعانف والمقاييس والكالفاريا (أغطية الجمجمة)2. تم استخدام نماذج تجريبية مختلفة لدراسة تجديد الأنسجة والعظام ، مثل استئصال الزعانف (البتر) ، وكسر الزعنفة ، ونقب الجمجمة3،4 ، أو الإصابة بالتبريد5،6 ، أو الاستئصال الجيني7،8،9. في الآونة الأخيرة ، تم استخدام مناهج الاستئصال بالليزر على نطاق واسع في أسماك الزرد لدراسة استجابة الشفاء والتجديد بعد الإصابة10،11،12،13،14.
تم استخدام الاستئصال بوساطة الليزر في مجالات مختلفة من البحث البيولوجي ، مثل علم الأحياء الميكانيكي ، وعلم الأحياء التنموي ، وأبحاث التجديد ، وجراحةالأورام 10،11،12،15،16،17،18،19. هناك العديد من المنهجيات للاستئصال بالليزر ، مثل استخدام YAG (عقيق الألومنيوم الإيتريوم) أو الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) أو 2p (ثنائي الفوتون)20. يسمح الاستئصال بالليزر بإزالة الخلايا المفردة أو أجزاء أكبر من الأنسجة بطريقة دقيقة للغاية ، مما يتيح دراسة العمليات المختلفة ، مثل استجابة الجهاز المناعي لاستئصال الورم21 أو أثناء تجديد الوخز. في المثال الأخير ، تم تأكيد الاستئصال من خلال اختفاء إشارة الفلوروفور النووية والسيتوبلازمية وتلوين النخر10،22.
من المعروف أن الاستجابة المناعية الفطرية وحركيتها المنظمة ضرورية لتجديد الأنسجة المناسبة. العدلات والضامة هي الخلايا الأولى التي يتم تجنيدها في موقع الإصابة ، حيث تؤدي أدوارا مختلفة ، مثل إطلاق السيتوكين وعامل النمو ، وإزالة الحطام الخلوي ، وإعادة تشكيل المصفوفة خارج الخلية23. كما لوحظ هذا التجنيد ووظائف البلاعم اللاحقة في زعانف الزرد المبتورة24 والأوبركل النامية ، والتي تعرضت ل "تشريح نانوي" بالليزر مما أدى إلى استئصال بانيات العظم10. في التجربة الأخيرة ، لوحظ استعادة عدد بانيات العظم ، والتطور الطبيعي للأوبراكل ، وتجنيد الخلايا المناعية الفطرية (العدلات ، والضامة ، والخلايا الشبيهة بناقضات العظم) في المنطقة المصابة بعد ليزر الأشعة فوق البنفسجية والاستئصال بوساطة الليزر ثنائي الفوتون10. أظهرت التجارب التي أجريت على أسماك الزرد التي تم فيها قمع الجهاز المناعي دوائيا باستخدام الجلوكوكورتيكويد ضعفا في التجدد عند سوء تنظيم المناعة ، مما يدعم الدور الوظيفي للجهاز المناعي في إصلاحالأنسجة 3،10،25،26.
هنا ، يتم وصف منهجية الاستئصال بوساطة الليزر ثنائية الفوتون لدراسة بيولوجيا تجديد العظام في تطوير عظام الزرد. على وجه الخصوص ، يظهر تأثير نهج استئصال بانيات العظم في الأوبركيل من حيث الاستجابة المناعية ، والتي يتم التحقيق فيها من خلال مراقبة تجنيد البلاعم في موقع الاستئصال.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
حصل بروتوكول الدراسة على موافقة من Landesdirektion Sachsen ، أرقام التصاريح 25-5131 / 564/2 ، DD25-5131 / 450/4 ، 25-5131 / 496/56 ، DD25.1-5131 / 354/87. تم الحفاظ على سلالات أسماك الزرد المستخدمة وفقا للقانون الوطني وفي ظل ظروف موحدة كما هو موضحسابقا 27،28. تفاصيل جميع الكواشف والمعدات المستخدمة في الدراسة مدرجة في جدول المواد.
1. تحضير المواد والحلول
2. تربية أسماك الزرد وجمع الأجنة
ملاحظة: تم استخدام يرقات الزرد المعدلة وراثيا المزدوجة التي تبلغ عن وجود بانيات العظم الملتزمة [osterix: nGFP = Tg (Ola.Sp7: NLS-GFP) zf132] 29 والضامة [mpeg: mCherry = Tg (mpeg: mCherry) gl23] هنا30 (الشكل 1 أ).
3. تضمين اليرقات في الاغاروز منخفض الذوبان

الشكل 1: التمثيل التخطيطي لإجراء التضمين. (أ) Tg المزدوج المعدلة وراثيا (osterix: nGFP; mpeg1: mCherry) تم استخدام 29،30 يرقات من سمك الزرد مع بانيات عظمية تشغيلية ذات علامة خضراء وضامة تحمل علامة حمراء. (ب) سير عمل إجراء التضمين، على النحو المبين في الخطوة 3 من البروتوكول. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
4. التصوير في الجسم الحي لليرقات والاستئصال بالليزر
5. استعادة اليرقات والتصوير لمراقبة تجنيد الخلايا المناعية
6. تحليل الصور والتحليل الإحصائي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم إجراء الاستئصال بالليزر كما هو موضح في البروتوكول أعلاه. اختفت إشارة GFP لبانيات العظم في المنطقة المستعصية على الفور بعد الاستئصال. لدراسة استجابة استئصال بانيات العظم من حيث الاستجابة المناعية ، تم تصوير وجود الضامة في يرقات 6 dpf قبل وعند 6 hpl. قبل الاستئصال ، لوحظ عدد قليل جدا من البلاعم في منطقة الأوبركل10 (الشكل 2). عند 6 درجات الحرارة ، تم الكشف عن تراكم قوي للبلاعم في منطقة البراعم المفصولة وزيادة عدد البلاعم في مجال الرؤية ، بما في ذلك البراكل والمنطقة ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم تطبيق الاستئصال بالليزر في مختلف تخصصات البحث البيولوجي. على وجه الخصوص ، كان مفيدا كطريقة لدراسة تجديد الأنسجة10،11،12. على سبيل المثال ، تم مؤخرا تحليل التوظيف وتغيرات النمط الظاهري للخلايا المناعية الفطرية بمرور الوقت باستخدام ليزر الأشعة فوق البنفسجية أو فحوصات الاستئصال بالليزر ثنائي الفوتون ، جنبا إلى جنب مع استعادة بانيات العظم في موقع الاستئصال بالليزر10. تم إج...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة الأبحاث الألمانية (DFG) Transregio 67 (المشروع 387653785) ، DFG SPP 2084 μBone (مشروع KN 1102 / 2-1) إلى FK. تم دعم هذا العمل من قبل مرفق الفحص المجهري الخفيف (DFG project 413875620) ، وهو مرفق أساسي لمنصة CMCB التكنولوجية في TU Dresden. تم تمويل العمل في TU Dresden بشكل مشترك مع عائدات الضرائب بناء على الميزانية التي وافق عليها البرلمان السكسوني ("Landtag").
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| ثنائي هيدرات كلوريد الكالسيوم, CaCl2& middot; H2< / sub>O | Carl Roth | 5239.1 | |
| طبق ثقافة الخلية ، PS ، 100/20 مم | Greiner Bio-one | 664160 | |
| Dumont # 55 Foceps | FST | 11295-51 | شكل طرف مستقيم ، 11 سم ، 0.05 × 0.02 مم |
| Falcon 6-well لوحة | Corning | 353502 | |
| طبق ميكروويل زجاجي | قاع MatTek | P35G-1.5-14-C | طبق 35 مم ، رقم 1.5 غطاء ، قطر زجاج 14 مم ، ليزر غير مصقول |
| Insight X3 | Spectra-Physics | ||
| Leica Application Suite | LAS X ، Leica Microsystems | ||
| Low ذوبان agarose ؛ | Biozyme | 840101 | Biozym Plaque Agarose |
| كبريتات المغنيسيوم سباعي الهيدرات ، MgSO4< / sub> & middot ؛ 7H2< / sub>O | Sigma-Aldrich | M5921 | |
| أقفاص | العديد من الأصناف ، على سبيل المثال Tecniplast | ||
| Methyleneblue | Carl Roth | A514.1 | |
| MS-222 | SIGMA Aldrich | A5040 | |
| كلوريد البوتاسيوم ، KCl | PanReac AppliChem | 131494 كلوريد | |
| الصوديوم ، كلوريد الصوديوم كارل | روث | 3957.1 | |
| SP8 FALCON | Leica Microsystems | مجهزة بليزر Insight X3 متعدد الفوتون وبرنامج Leica Application Suite | |
| إبرة تشريح الفولاذ المقاوم | Bochem | 12010 | 140 مم |
| SZX16 | Olympus | مجهزة بقاعدة إضاءة LED خزانات ثرموستاتي SZX2-ILLTQ | |
| TS - WTW | xylem | TS 608 / 2-i | للحضانة (الجنين) |
| ماصة ، 3.5 مل | 861171 SARSTEDT | 155 × 15 مم ، LD-PE ، Zeiss | |
| SteREO Discovery.V12 الشفاف الإصدار 4.7.1.0. | زايس | مجهزة بكاميرا Axiocam MRm وبرامج AxioVision |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.