2021年8月2日
胚胎学操作(如细胞切除和移植)是研究早期发育的重要工具。本方案描述了一种简单且有效的移植装置,可用于斑马鱼胚胎的此类操作。
该技术通过移植异位信号源,能够研究胚胎发生过程中信号分子的功能和作用范围。同时,该技术也有助于高效产生生殖系突变体。本方案可应用于囊胚期的斑马鱼和青鳉胚胎,也可能适用于其他胚胎发育阶段及TDO物种。
组装移植装置时,使用接头将带有诱饵头的25微升气密注射器连接到微型移液器支架上。然后将该装置直接安装到手动显微操作仪上。使用移植装置时,将装有该装置的显微操作仪放置在体视显微镜旁。
然后移除推杆,插入移植针。将针头以45度角插入盛有林格溶液的培养皿中,直至针尖浸入溶液。将推杆插入约一半深度,以冲洗出林格溶液,仅在针头细小的锥形部分保留少量液体。
首次使用移植针时,需从一只已处死的胚胎中吸取卵黄,使卵黄完全充满针管内壁,然后彻底排出卵黄物质,以完成针管内壁的包被。接下来,使用移植针轻轻固定供体胚胎,将针头开口垂直于胚胎表面,缓慢拉动针栓,将细胞吸入针内。当吸入所需数量的细胞后,轻推针栓以停止负压吸力,并通过短促而迅速的侧向抽动将针头从胚胎中移出。
通过将细胞限制在移液针的锥形末端,使林格氏液保留在细胞柱的两侧。通过缓慢上下移动推杆,用林格氏液冲洗细胞,以清除残留的卵黄或细胞碎片。接着,用非优势手移动移植培养皿,使移液针与宿主胚胎表面垂直。
通过小心地将胚胎挤压在器壁上,对其施加轻微压力。然后迅速而果断地刺穿宿主胚胎的包被层,注意避免针头划伤卵黄。一旦针头进入胚胎内部,轻轻推动针栓,将细胞柱注入胚胎中,同时缓慢撤出针头。
进行生殖细胞移植时,先将移植培养皿中加入林格氏液,然后将去壳后的囊胚期胚胎转移至移植培养皿中,并将宿主胚胎与供体胚胎交替排列成列,以便将一个供体胚胎的细胞移植到六个不同的宿主胚胎中。实施移植时,应将胚胎调整方向,使胚缘朝向移植针。进行生殖系移植时,从供体胚胎的胚缘处获取细胞,并将其注入宿主胚胎的相同位置。
移植完成后,将胚胎置于林格氏液中恢复30分钟至1小时。然后使用荧光体视显微镜观察移植的细胞。接着,将胚胎转移至24孔琼脂糖包被板中,每孔加入胚胎培养液,并将接受同一供体细胞的所有宿主胚胎分组置于同一孔中。
然后将胚胎在28摄氏度下孵育至次日。如有需要,将供体胚胎转移至标记好的PCR管条中,用于基因分型。受精后30小时,在荧光体视显微镜下筛选宿主胚胎以确认生殖系移植是否成功。
生殖细胞应位于卵黄延伸部分上方的沟槽处。根据标准饲养条件,将成功移植的幼虫培育至成虫阶段。在成功的移植中,胚胎外观正常,形态和卵黄透明度与未移植胚胎相似,且胚层无明显撕裂。
相反,如果胚胎在移植过程中出现明显损伤,则无法正常发育。尽管该移植装置主要应用于囊胚期的斑马鱼胚胎,但也可用于日本青鳉(medaka)去壳囊胚期胚胎的移植和细胞切除操作。在生殖系移植的特定情况下,成功的移植结果表现为胚胎在卵黄边缘正上方形成一条细长的水平细胞列。
然而,该操作的成功与否只有在受精后24至30小时才能评估,此时生殖细胞的荧光与体细胞有明显区别。原始生殖细胞将呈现为卵黄延伸部正上方沟槽内微小的荧光球状结构。若这些生殖细胞出现在正确位置,则表明种系移植成功。
此处展示了一些移植失败的示例。在第一个示例中,尽管生殖细胞已到达性腺中胚层,但由于宿主胚胎严重畸形,其将无法正常发育。在第二个示例中,仅在沟槽外部检测到荧光细胞。
这些细胞可能是体细胞,也可能是未能正确迁移的生殖细胞。这两种类型的细胞均不会参与胚胎生殖系的形成。在操作过程中,必须避免对移植细胞和宿主胚胎造成损伤。
应缓慢吸取细胞,清除任何残留的卵黄,并小心插入。该方法为斑马鱼胚胎中的细胞移植提供了一种简便的方式,可用于产生异位来源和生殖系突变体。该装置的主要优点是成本低,且易于大量使用。
本方案描述了一种简单且高效的移植装置,用于在斑马鱼胚胎中进行胚胎学操作。该装置可用于研究胚胎发育过程中的信号分子,并有助于产生生殖系突变体。
高效的胚胎操作工具对于解析发育通路以及在早期发现阶段验证生物学靶点至关重要。这种经济型斑马鱼移植装置可实现精确的细胞移植与切除,支持在与疾病相关的模型中进行机制性降风险研究和功能验证。其结构简单且适应性强,可在临床前研究流程的关键转折点显著优化实验流程。
该设备可融入从早期发现到临床前研究的连续流程,能够在斑马鱼和青鳉鱼模型中进行假设验证、靶点确证以及作用机制的风险评估。