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使用多光子延时成像可视化斑马鱼胚胎中的神经嵴细胞迁移

June 17th, 2025

In This Article

Abstract

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资料来源:Williams, A. L., et al。多光子延时成像以实时可视化发育:斑马鱼胚胎中迁移的神经嵴细胞的可视化。J. Vis. Exp. (2017)

该视频展示了一种多光子延时成像方案,以高分辨率实时可视化斑马鱼胚胎中神经嵴细胞的迁移。

Protocol

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所有涉及动物模型的程序均已由当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会审查。

1. 延时成像的显微镜设置

1. 确定激光设置

1.确定要使用的激光波长。使用是目标荧光团激发波长两倍的波长(例如,绿色荧光蛋白 (GFP) 的波长在 880 到 940 nm 之间。
注意:在本研究中,GFP 的波长设置在 880 到 940 nm 之间。波长越高,激光器的输出功率越低。

2. 确定激光传输。高百分比的激光透射会杀死胚胎,使用最低的透射率(推荐)。对于 24 至 48 小时的延时研究,如本文所述,将透射率保持在 5% 以下。

3. 确定显微镜检测系统并确保为荧光团安装了正确的滤光片。
注意:对于多光子显微镜,有多个检测系统对发射的荧光具有不同的灵敏度。通常,内部检测系统的灵敏度低于外部检测系统。对于 GFP 表达水平高的转基因品系,内部检测系统就足够了。对于 GFP 表达水平低或具有其他荧光团(例如红色荧光蛋白)的转基因品系,可能需要外部检测系统以将激光透射率保持在合理水平。无论使用何种检测系统,都必须为荧光基团配备正确的滤光片。

2. 调整多光子显微镜上的软件设置

1.使用 5X 物镜,找到胚胎。手动将载物台升高到最高位置,并使用精细聚焦将胚胎定位在显微镜范围的中间。

2. 手动降低载物台,将 5 倍物镜更改为 25 倍水浸物镜(数值孔径 NA,0.95)。小心地抬高载物台,使胚胎重新聚焦。

3. 在软件中,单击"xyzt"模式,在 "z" 深度的 x-y 平面上以时间间隔 (t) 获取多张图像。使用落射荧光或明场视图找到感兴趣区域中的焦深,这将划分 Z 堆栈。

1. 在软件中,点击"开始"按钮;对于这些实验,眼睛的外侧边缘是 Z 轴堆栈的起点。点击"结束"按钮;胚胎的中线是 Z 堆栈的末端。
注意:步长为 0.3-0.6 μm,对于 60 至 120 μm 的 z 堆栈大小,总共有 ~200 个步骤)。

4. 点击菜单调整采集时间和成像频率。
对于目前的系统,每次 z-stack 采集需要大约 5 分钟才能完成 ~200 步。为了充分恢复荧光团和胚胎存活,允许 z 堆栈采集(激光开机)和恢复时间(激光关机)之间的比率至少为 1:3。
注意:例如,每 20 分钟采集一次 z 堆栈,其中 z 堆栈采集时间为 5 分钟,恢复时间为 15 分钟。对于此协议,可以获得更大的 z 堆栈,但会适当增加 z 堆栈采集之间的时间,从而导致在延时过程中的图像更少。

1. 在适当的胚胎恢复时间下,在指定窗口中设置 z 堆栈之间的时间。在相应的窗口中设置实验的总时间长度。

5. 最终软件、激光和胚胎调整。

1. 打开实时图像设置以对激光设置进行最终调整。在软件中调整激光透射、增益和偏移滑块以优化荧光图像。此外,根据需要调整胚胎的方向,具体取决于实验的长度、胚胎的预期生长等。确保感兴趣区域在整个实验期间保持在帧内。

2. 关闭落射荧光光源,因为在延时采集过程中不再需要它。用激光安全箱盖住载物台(图 1I)。使用内部检测系统时,激光安全箱足以抵御背景光。按"开始".
注意:但是,对于更灵敏的外部检测系统,激光安全箱无法阻挡足够的背景光,需要额外的盖子以防止干扰图像采集。

2. 在延时采集期间

1.在延时采集期间,通过激光安全箱上的滑动门每 8-12 小时(每天至少 2 次)用延时胚胎培养基重新填充开放的浴室(图 1I)。

2. 在打开激光安全箱的门之前,请确保显微镜没有主动获取图像。
注意:对于持续 24 至 48 小时的延时成像实验,无需使用加热器和循环介质系统。事实上,载物台和在线加热器的温度都难以控制,并且在图像采集过程中,胚胎在 25-28 °C 的温度范围内表现出足够的发育速度。此外,循环介质系统容易溢出并可能损坏设备。因此,所有胚胎在获得后都定期分期。

3. 采集后处理

< style='margin-left:40px;'>1.在软件中,单击"文件"菜单并选择"保存"。

2. 在图像处理软件中打开文件(参见材料表)。突出显示正确的图像序列。在软件中,选择 "Process" 菜单。单击 3D Deconvolution 并 "Apply" 对每个 z-stack.
注意:文件很大;因此,此步骤可能需要很多小时。

3. 在软件的 "Process" 菜单下,点击 "maximum projection"。单击"应用"以启动最大投影,以每个 z 堆栈生成 1 张图像。将每个最大投影文件(每个 z 堆栈 1 个图像)导出为 tiff。

4. 将单个 tiff 文件导入视频处理软件。选择所有 tiff 文件并将它们拖到视频编辑器中。将视频中每张图片的长度调整为 0.1 秒。将视频导出为 mov 或 mp4 文件。

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Results

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图 1. 设置。胚胎安装装置的每个组件,包括开放式浴室、快速交换平台和载物台适配器。 B. 组装开放式桑拿房。C. 向敞开的浴池中加入 2% 琼脂糖溶液 (60-70 °C)。D. 在荧光显微镜下将胚胎放置在开放的浴室中。E. 胚胎(受精后 24 小时 (hpf))横向定位在开放式浴池中聚合琼脂糖溶液的中心。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
TC SP5 MP 多光子显微镜徕卡显微系统CMS有限公司
迈泰DeepSee钛蓝宝石激光器SpectraPhysics
激光安全箱徕卡显微系统CMS有限公司
徕卡应用套件X (LAS X) 软件徕卡显微系统CMS有限公司
Photoshop CS 6 版本 13.0 x64 软件Adobe
iMovie 10.1.4版软件苹果
开放式沐浴室华纳仪器RC-40HP高知名度
快速交易平台华纳仪器QE-135mm
载物台适配器华纳仪器SA-20LZ-AL16.5 x 10 cm
低熔点琼脂糖ISC BioexpressE-3112-25GeneMate Sieve GQA低熔点琼脂糖, 25 g
玻璃盖板Fisher Scientific12-545-102圆形盖玻片。直径25毫米
高真空润滑脂费舍尔科学14-635-5C2.0磅管。陶氏CORNINGCORPORATION1658832

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Neural Crest CellsZebrafish EmbryoMulti Photon ImagingTime Lapse ImagingEGFP LabelingZ Stack AcquisitionWater Immersion ObjectiveFluorescence VisualizationEmbryo Media Refill3D Deconvolution

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