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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
斑马鱼的胚胎是发育生物学研究的一个很好的模型。胚胎发育过程中,斑马鱼发展与蛋黄质量,其中介绍的样品观察和分析,三维的挑战。本协议描述了如何创建原位 (WISH)染色斑马鱼胚胎标本整装二维平板安装的准备工作。
斑马鱼的胚胎是现在常用的基本和生物医学研究探讨发育过程的遗传控制和模拟先天性畸形。在生命的第一天,斑马鱼胚胎过程通过许多发展阶段,包括受精,卵裂,原肠胚形成,细分和结构,如肾脏,心脏和中枢神经系统的器官。一个年轻的斑马鱼胚胎的解剖结构呈现为参与许多活动的组织的可视化和分析一些挑战,因为胚胎在协会的发展具有圆形的蛋黄质量。因此,对于精确分析和实验的表型在tailbud和20体节阶段(10和19小时后受精(HPF),分别),例如那些使用染色之间固定的胚胎标本成像整体原位杂交(WISH),它通常希望从蛋黄B拆下胚胎所有的以及将它平放在载玻片上。但是,执行一台安装过程可能很乏味。因此,成功的和高效率的扁平安装准备通过剥离技术的视觉演示极大的便利,也有助于通过使用试剂,帮助在最佳的组织处理。在这里,我们为我们的愿望协议,用于一个或两个色检测在斑马鱼胚胎的基因表达,并演示如何在平坦的安装程序可以在一个固定染色标本的这个例子来进行。这种扁平的安装协议是广泛适用于在斑马鱼早期发育所出现的许多胚胎结构的研究,可以与固定胚胎样品进行染色等方法结合来实现。
斑马鱼, 斑马鱼 ,已成为发育生物学的研究中广泛使用的生物。斑马鱼是属于鲤科鱼类热带,淡水脊椎动物。最初用于斑马鱼进行环境研究,以便对潜在的水污染物危害的信息,因为他们很容易获得,价格低廉,易于维护1。在过去的三十年里,斑马鱼已成为公认的主机的原因基因听话脊椎动物模型系统。斑马鱼表现与高等脊椎动物包括哺乳动物2,3高水平的解剖和生理保护。最近的基因组序列的注释显示,人类基因的大约70%的具有至少一个对应的斑马鱼4。例如,许多同源基因中发挥肾发育过程中的重要作用已经鉴定这些物种5-7之间。这DRAMATIC程度保护的问候细胞和分子生物学使研究人员能够在斑马鱼8创建模型,适用范围广的人类疾病,和斑马鱼已成为一个有价值的工具使用化学遗传筛选9,以确定潜在的药物治疗。
此外,斑马鱼模型不仅能够复述各种复杂的发育过程,而且是出现在人类疾病状态,但有几个附加的属性也提高它的吸引力作为模式生物的胚胎学研究。斑马鱼是卵生繁殖和利用广播产卵,这为研究者提供了从受精10的发作容易获得的胚胎。其它优点包括胚胎大小,透明度,以及快速,外部发展10。此外,斑马鱼的成年人具有高繁殖力和通常会产生比较大的离合器的尺寸是200-500之间的范围每个星期,最终使研究人员能够进行高通量的实验,如基于表型化工屏幕,轻松9。
即使如此,尽管优点由该斑马鱼模型表现出过多,有一些涉及到的分析和从早期发育阶段中得到的实验结果的沟通挑战。在一些情况下,斑马鱼胚胎的固有解剖可能模糊1的数据的可视化。受精后,最初的细胞经历多个切割事件随着开发的进展11。以下原肠胚形成,胚胎轴出现在tailbud阶段(10 HPF),使得它绕在蛋黄11。随后的发展过程通过分割期间,中继线将生长在质量和也由轴向伸长延长,使得沿着与蛋黄的一部分的尾囊本身从中央蛋黄质量延伸出11,在tailbud和20体节期(19 HPF)之间,尝试各种染色方法,如希望利用后,观察具体的发展特点,可以挑战既可视化和照片由于胚胎和不透明的几何形状卵黄囊。消除这些问题的方法之一是除去卵黄,然后压平胚胎成2维采样,可以在一个更简单的方式来分析。
下面的协议和视频资源提供如何成功地deyolk和平板装载胚胎以下固定和染色,使用一种或两种颜色WISH染色的例子的指南。愿望是一种广泛使用的技术,使之在保存标本特异性核酸的检测,从而允许对基因表达的被组织中检测到的网站()。 WISH技术已被广泛描述,并且可以与各种颜色的基板以及进行感orescent检测系统12-20。在这里,我们提供我们用于发展的tailbud和分割阶段之间的斑马鱼胚胎修改WISH协议。另类WISH的协议,但是,与这里所描述的平坦安装程序兼容,如下面的协议一开始就指出。另外,平的安装可以利用在与任何数量的现有的可视化技术,如整装免疫组织化学,或细胞谱系跟踪标签,其未在此描述的协议一起使用。总体而言,平面安装的技术可以更好地使从实验的斑马鱼胚胎发育的早期阶段获得的数据的卓越分析和介绍。
该程序在本协议中所述的斑马鱼胚胎的工作被批准的机构动物护理和使用委员会在Notre Dame大学。注意:在部件1-5中描述的程序被用来生成在有代表性的结果在这里提供的胚胎的图像。在零件1-5描述的过程可以被取代的期望与替代WISH程序12-16或如通过使用特异性抗体特异性蛋白免疫组化标记等可视化技术。在进行平片上WISH斑马鱼胚胎在1-5部分描述的协议,最初的胚胎固定和最后的染色固定的步骤是影响从样品中除去卵黄颗粒的平面安装的能力的主要操作。最好的平面安装的结果时,与刚解冻冰冷的4%多聚甲醛(PFA)/ 1X PBS和固定执行的初始固定获得与冰冷的4%PFA/1x的PBS(这并不需要新鲜解冻),并且它是表示,读者当替代与6-8部分替代组合染色方法考虑这个最后的愿望染色反应。
1,胚胎收集,固定和储存
2,胚胎Permeablization
3,核糖体探针的合成,预杂交,杂交和探针移除
4,抗地高辛抗体孵育和检测
5,抗荧光素抗体孵育和检测
6,胚胎解剖及胚胎的初始Deyolking
7,精细Deyolking胚胎
8,安装在载玻片上
在平坦的安装协议程序涉及从它的正常解剖形态,其中,所述本体轴线绕一个位于中心的卵黄球,放入一个二维制备( 图1A)的斑马鱼胚胎的转化。年轻的斑马鱼胚胎整装成像是由胚胎轴是怎么缠蛋黄性质的限制。其结果是,整个侧面或背意见挂载染色胚胎标本只能捕捉到轴或晦涩的特定组织( 图1B)的一部分。通过比较,deyolking胚胎和平坦化使得整个胚胎轴在同一时间( 图1B)来实现可视化。这些限制是展示通过检查一个WISH染色的胚胎被标记的反义核糖核酸探针来检测irx3b(紫),这标志着相邻体节7至13中的肾祖细胞的一个子集,并MYOD1(红色),该标签的体节( 图1B)。的irx3b +肾祖细胞的字段被遮住,在整个安装侧视图因为irx3b转录物大量存在于中枢神经系统,使肾字段实际上是不可能的可视化与横向照相机角度;进一步,当胚胎转动到背相机视图,因为该字段是缠的蛋黄( 图1B)irx3b +肾祖细胞的字段是仅部分可见。然而,相同的胚胎下列平坦安装一个背视图使irx3b +肾祖细胞中相对于沿躯干和其它胚胎结构( 图1B)的体节一个直接的方式被分析的整个领域。因此,精心的空间域可以理想地证明用这种方法。
参与的成功执行的平板安装过程的几个主要步骤。要执行此techniquE,卵黄球必须首先从胚胎中适当的( 图2A),它可以与精密仪器,如一双细镊子来完成,而胚胎是使用立体显微镜可视化分离。以下将粗除去卵黄球,细睫毛工具被用来刮掉已经保持附着在胚胎( 图2B)卵黄颗粒。的剩余卵黄颗粒的去除有助于促进胚胎组织的可视化。最后,deyolked胚胎被操纵以在载玻片上( 图2C),这使得使用图像处理软件对样品的观察和辅助文件和附连到显微镜的照相机稳定地定位。睫毛工具可以安装到手柄上,如果需要( 图3A,材料表),可以通过使用强力胶固定用一个合适的睫毛在移 液 管尖被构造自制设备,。不同的睫毛样品可以采购到生产睫毛的长度和锥度( 图3B),每个用户可能有不同的偏好,一旦他们开始尝试与平板安装程序上略有不同特性的工具。睫毛样品的实例包括自然脱落人类的睫毛,自然脱落的动物弦毛或晶须,最后合成品种市售睫毛的化妆品零售部门发现。
周围和含有定位在载玻片上( 图4A)的样品(次)局部区域进行成像的高分辨率分析。探针的结合被用来标记在显影肾脏祖细胞是引起肾脏在野生型胚胎在具有双色WISH早期发育阶段,然后再扁平装入已完成制剂可以看到的试样( 图4B,4C )。在早期的体节阶段,肾祖细胞是由第划定在一个U形图案pax2a成绩单(紫色)围绕近轴中胚层的伴随表示三角形C(DLC)(红色)(左边的列, 图4B)6,7的EIR表达。相比较而言,当检测到与紫色基板DLC转录物和被标记的与后脑标记猪Krox20(红色)的组合,使肾祖细胞的喙子域是可视化表达DLC(右列中, 图4B),如前面所指出的6,7。平板安装制剂可用于类似的研究后体节形成阶段。在14体节阶段,我们分析了肾脏标志物pax2a,SLC4A4,SLC12A3和(紫色)随着smyhc1(红色),这标志着体节( 图4C)的表达。这些组合能够与pax2a整个肾脏祖域的映射关系,同时揭示了细胞的一个子域喙expr的一个子集essed slc4a4a和由该表达SLC12A3肾脏祖细胞的一个非重叠的尾部子域进行区分。
双色WISH和平坦装载制剂也可用于蜂窝结构域的器官在斑马鱼与来自环境暴露于小分子6,7( 图5)的基因突变或其他扰动在研究有价值。斑马鱼和NLS突变体库的醛脱氢酶1A2(ALDH1A2,原名RALDH2),它编码所需的维甲酸(RA)的生物合成的酶怀有突变。 RA是许多肾细胞类型,包括足细胞,有助于使胚胎肾的血液过滤器,被称为肾小球6,7形成的正常发育是必不可少的。愿望是执行以伴随与T的分界标记足细胞祖细胞与wt1a他显影体节与smyhc1和后脑与在野生型胚胎中猪Krox20,NLS突变体胚胎中, 解放突变体胚胎中,并用ALDH酶的化学抑制剂,DEAB( 图5)处理的胚胎。胚胎缺乏ALDH1A2表达量减少wt1a表达与野生型的胚胎,而DEAB处理的胚胎表现出wt1a成绩单的废止( 图5,右列 )。两者合计,这些有代表性的结果展示如何在平面安装技术可以用于分析和记录的精度在早期胚胎解剖上的差异,因此对于有价值的发育研究来实现。

平板安装准备相图1。概述配给斑马鱼胚胎。 A)平面安装的过程使沿胚轴组织同时认为,因为中央的蛋黄质量被删除,胚胎位置稳定在一个平面上。一个整装乙)图片如欲染胚胎在外侧和足背的意见,再经过一台安装准备进行。胚胎被染了反义RNA探针来检测编码irx3b(紫色)和MYOD1(红色)基因转录。

图2原理平面安装程序斑马鱼胚胎。 A)将胚胎第一极deyolked以除去大部分的蛋黄质量,则(B)的腹侧表面被精细deyolked以除去剩余的卵黄颗粒,并洗完后,胚胎是(C)安装背侧上进行直观分析和/或感光成像的载玻片。

图3的例子睫毛工具照片相比,细镊子。 A)自制睫毛工具进行成像旁边一个标准的一双细镊子,位于靠近米尺提供一定的参考。 二)睫毛工具旁边的细镊子放大视图,沿视图的顶部提供了参考毫米。两种不同的睫毛工具同时显示,以用来标记从获得的睫毛星号(*)一个自然脱落的人睫毛,和两个星号(**)用于标记从自然脱落的猫晶须获得并修剪成一个睫毛做一个有点钝端。在每个CA本身,间隙是通过移液管尖的螺纹,并与瞬间粘合剂的几个外套固定到逐渐形成强大的密封件,以稳定/锚睫毛至附连到处理设备的吸液管。

图4。表征的在野生型斑马鱼胚胎中的肾脏祖字段的发展变化。 A)滑动示意图指示(B,C)B)野生型胚胎在1,3,5体节期是由双色愿望染色来评估肾祖场,给出的组成成像分析领域上升到胚胎肾,或鱼头。 (左栏)编码转录因子pax2a(染紫色)成绩单标记几个人群在胚胎,包括肾progenitor字段出现从中间胚层。成绩单编码Notch配体DLC标记,从近轴中胚层(染为红色)形成的体节。 (右列)当DLC稿(染色紫色)的表达和后脑菱标记猪Krox20(染成红色)进行检查以同样的胚胎,DLC表达可以在相邻体节的肾脏祖细胞的喙子域观察1-5,这是在共染色DLC与pax2a C)的野生型胚胎在14体节期模糊是双重或三重染色与肾标记(紫色的组合),体节标记smyhc1(红色)和后脑菱标记猪Krox20(也红了)。 (上图)在这个阶段,pax2a成绩单继续划定肾脏祖细胞。 (中,下板)在肾祖的领土,一个喙子域被标记由SLC4A4和SLC12A3编码的转录标记尾鳍子域。

图5:采用平板安装准备工作,以表征引起基因突变或调节视黄酸生物合成的化学基因扰动的表型。在wt1a的15体节期的意愿表达模式(紫色)和smyhc1/krox20(红色)进行比较野生型和胚胎与维甲酸(RA)的生产缺陷之间由于醛脱氢酶1A2(NLS和lib突变)或视黄醛脱氢酶活性与二乙氨基苯甲醛(DEAB)化学抑制缺陷。 RA的生产库的减少是稍微比NLS更严重,例如该库的胚胎表达wt1a成绩单略有减少染色比同样上演NLS突变的胚胎,而DEAB治疗野生型与wt1a表达完整废除有关。
作者什么都没有透露。
斑马鱼的胚胎是发育生物学研究的一个很好的模型。胚胎发育过程中,斑马鱼发展与蛋黄质量,其中介绍的样品观察和分析,三维的挑战。本协议描述了如何创建原位 (WISH)染色斑马鱼胚胎标本整装二维平板安装的准备工作。
这项工作部分由下列各项资金,以支持RAW:美国国立卫生研究院资助K01 DK083512,DP2 OD008470,和R01 DK100237;三月优生优育基金会罗勒奥康纳入门学者补助金#5-FY12-75;从科学与生物科学系的圣母院书院大学启动资金。我们特别要感谢伊丽莎白和迈克尔·加拉格尔,连同整个加拉格尔家庭,谁给予的慷慨礼物圣母院大学培养干细胞研究。资助者在研究设计,数据收集和分析,发布的决定,或准备稿子没有任何作用。我们感谢生物科学部的工作人员的支持,和中心斑马鱼研究在巴黎圣母院为他们在我们的斑马鱼殖民地的照顾和福利的杰出贡献。最后,我们感谢我们的研究实验室的成员的意见,讨论和对这项工作的见解,如以及金盏花(Maripooka)和百日草温格特提供自然脱落的猫科动物胡须,使我们的研究最优秀的睫毛工具。
| 50 X E3 | 250 mM NaCl、8.5 mM KCl、16.5 mM CaCl2、16.5 mM MgSO4蒸馏水中。补充亚甲蓝 (1 x 10-5 M) (Sigma M9140) 以抑制污染。 | ||
| 1 X E3 | 用蒸馏水稀释 50 X E3。 | ||
| 网眼茶过滤器 | English Tea Store | SKU #ASTR_KEN, MPN#1705 | |
| 胚胎孵化皿 | Falcon | 35-1005 | |
| 移液管 | Samco | 202, 204 | |
| 平底微量离心管 | VWR | 87003-300;87003-298 | |
| 玻璃瓶 | Wheaton | 225012 | |
| 1x PBST | 0.1% 吐温-20 去污剂在 1x PBS 中,通过在蒸馏水中稀释 10x PBS 制成。 | ||
| Tween-20 库存 | 美国生物分析 | AB02038 | |
| 10x PBS | 美国生物分析 | AB11072 | |
| 多聚甲醛 | 电子显微镜服务 | 19210 | |
| 4% PFA/1X PBS | 将 4% PFA (w/v) 溶于 1x PBS 中,在通风橱中的热板上煮沸。冷却并冷冻等分试样,在 -20 °C 下储存。使用前解冻,不要重新冷冻储备液。 | ||
| 过滤灭菌装置 | Corning | 430516 | 1 L 过滤系统,0.45 μm CA |
| MeOH | Sigma | 34860-4L | |
| 蛋白酶 K | Roche | 03-115-879-001 | 溶于蒸馏水中,制成蛋白酶 K 原液 (10 mg/ml),并将等分试样储存在 -20 °C。 |
| HYB+ | 50% 甲酰胺,5x SSC,0.1% 吐温-20,5 mg/ml 酵母圆环 RNA,50 &μ;g/μl 肝素 | ||
| DIG/FLU 标记的核糖探针 体外 转录反应试剂 | Roche | 11175025910; 11685619910 | 请参阅制造商说明。 |
| SP6 RNA 聚合酶 | 罗氏 | 11487671001 | |
| T7 RNA 聚合酶 | 罗氏 | 10881775001 | |
| T3 RNA 聚合酶 | 罗氏 | 11031171001 | |
| RNase 1 抑制剂 | 罗氏 | 3335399001 | |
| DNase 1 抑制剂,10x DNase 1 缓冲液 | 罗氏 | 4716728001 | |
| 糖原 | 罗氏 | 10901393001 | |
| 乙醇 (EtOH) | Sigma | E7023 | 分装 50 ml 100% 乙醇和 70% 乙醇(用分子级水稀释)等分试样,并储存在 -20 °C。 |
| 分子级蒸馏水 | Mediatech | 25-055-CM | |
| 水浴 | 热 | 51221073 | 型号 2831 |
| Nanodrop | Thermo | ND-2000c | |
| 甲酰胺 | 美国生物分析 | AB00600 | 储存在 -20 °C。 |
| 20x SSC | 美国生物分析 | AB13156 | |
| MAB | 2 L 配方:在 1.5 L 蒸馏水中,混合 23.2 g 马来酸、17.5 g NaCl、55.0 g Trisma 碱,然后加入 8 ml 1M Tris-HCl pH 9.5,然后填充至 2 L。 | ||
| MABT | MAB + 0.1% (v/v) Tween-20 | ||
| 块溶液 | 我们制成 50 ml 新鲜等分试样:10 ml BSA(来自 10% 实验室原液)、5 ml FCS(来自库存)和 35 ml MABT。将未使用的块保存在 4 度;C 用于抗体溶液。注意:在 37 °C–如果您在较高温度下解冻,它们会变成浓稠的凝胶(请勿使用)。 | ||
| FCS(胎牛血清)原液 | Invitrogen | 16140089 | 分装 5 或 10 mL 份量,并在 -20 °C 下储存。 |
| BSA(牛血清白蛋白)原液 | 美国生物分析 | AB00448 | 通过在室温下快速搅拌溶解 BSA 薄片,制成 10% 的原液,在 MAB 中稀释,然后将 10 ml 等分试样储存在 -20 °C 下。将未溶解的 BSA 薄片储存在 4 °C。 |
| 抗地高辛抗体 | Roche | 11-093-274-910 | 储存在 4 &°C。 |
| 抗荧光素抗体 | Roche | 11-426-338-910 | 储存在 4 &°C。 |
| 12 孔染色皿 | BD-Falcon | 35-3225 | |
| 预染色缓冲液 | 100 mM Tris pH 9.5、50 mM MgCl2、100 mM NaCl、0.1% (v/v) Tween-20。总是新鲜的:它会在几天内沉淀。 | ||
| 染色液-紫色 | 每需 10 ml:加入 45 μl 的 NBT 和 35 μl 的 BCIP 到新鲜的预染色缓冲液中(不用于胚胎样品)。 | ||
| 染色液-红色 | 每需 10 ml:添加 31.5 μl 的 INT 和 35 μl 的 BCIP 到新鲜的预染色缓冲液中(不用于胚胎样品)。 | ||
| NBT 库存 | Sigma | N6876 | 储存在 -20 °C;在 70% DMF、30% 水中稀释 50 mg/ml 粉末。 |
| INT 库存 | Sigma | I8377 | 储存在 -20 °C;粉末在 70% DMF、35% 水中稀释 55 mg/ml。 |
| BCIP 库存 | Sigma | B8503 | 储存在 -20 °C;在 100% DMF 中稀释 50 mg/ml 的粉末。 |
| DMF(二甲基甲醛) | 美国生物分析 | AB00450 | |
| 甘氨酸 | Sigma | G8898 | 0.1 M 甘氨酸,pH 2.2 |
| 小塑料培养皿 | 康宁 | 430589,430588 | |
| 甘油 | Sigma | G7893 | |
| 细镊子 | Roboz | RS-1050 | Dumont 镊子图案 #55 |
| 绑扎工具 | 通过使用强力胶将合适的睫毛贴在移液器吸头上(可以使用 P10-P1000 的尺寸范围)来构建。我们使用自然脱落的人类睫毛、自然脱落的动物胡须或纤细的毛发,或从药店或零售店的美容部门购买的天然或合成睫毛(超长睫毛最适合稳定安装在移液器吸头上)。移液器吸头固定在直杆(8-10 cm 长)上,例如持针器(例如,Fisher 08-965-A),以便于作。有关这些自制工具的图片,请参见图 3。 | ||
| 载玻片 | Thermo-Fisher | 4445 | 白色磨砂 |
| 玻璃盖玻片 | Thermo-Fisher | 12-540A | 18 x 18 毫米 |
| 造型粘土 | 孩之宝 | Playdoh | 其他工艺造型粘土产品可以替代。 |
| 载玻片架 | Thermo-Fisher | 12-587-10 | 纸板托盘,用于将载玻片平放。 |
| 体视显微镜 | 尼康 | SMZ645, SMZ1000 | |
| 复合显微镜 | 尼康 | 80i, 90i |