2022年3月1日
黑色素细胞功能的调控因子决定了色素沉着表型的可见差异。解析候选色素基因的分子功能具有挑战性。本文中,我们展示了利用斑马鱼模型系统来鉴定候选基因,并将其分类为黑色素含量和黑色素细胞数量的调控因子。
本方案整合了多种技术,可帮助研究人员阐明候选基因在黑素细胞生物学中的作用。这是一种实现逻辑推断的整体性方法。通过结合多种方法,可以避免混杂因素的影响,从而帮助研究人员获得可靠的结果。
开始分析时,用0.016%三卡因固定48小时后受精(HPF)的胚胎。在培养皿中使用几毫升1.5%至2%的甲基纤维素对胚胎进行封片。用巴斯德移液管挑取胚胎并将其置于甲基纤维素中,以限制成像过程中的移动。
为了获得最佳的侧向或背向成像效果,使用5倍以上的放大倍数调整其位置。将培养皿置于显微镜下。利用显微操作器调整斑马鱼,使五条黑色素细胞胚胎条带同时可见。
使用采集软件获取图像。如果斑马鱼苏醒,将其放入三卡因水中直至其状态稳定。在 ImageJ 软件中使用打开工具,打开待定量分析的图像。
选择套索工具以勾勒出待分析区域。选择“设置测量值”选项,点击平均灰度值和面积。要计算所选区域的平均灰度值,请按 M 键,或转到“分析”菜单并选择“测量”。
根据所需时期,将胚胎转移至含有0.6毫克/毫升蛋白酶的培养皿中。使用巴斯德吸管,在5到10分钟后,将去壳的胚胎转移至含有普通胚胎水的培养皿中。用玻璃巴斯德吸管收集并转移约100个胚胎至一个2毫升微量离心管中。
弃去上清液,加入 200 微升冰上预冷的去卵黄林格液。将离心管置于冰上,用移液器吹打约 20 次以充分溶解卵黄。在 4°C 条件下,以 100 ×g 离心 1 分钟,重复两次,每次离心后弃去上清液。
使用1毫升移液器将去卵黄的胚胎转移至含有10毫升胰蛋白酶溶液的培养皿中。用1毫升移液器轻轻吹打一至两次,以减少细胞聚集。将经胰蛋白酶处理的细胞悬液通过置于50毫升锥形管上的70微米细胞筛,以获得单细胞悬液。
用胰蛋白酶消化液冲洗培养皿,以去除附着在表面的细胞。使用流式细胞仪计数荧光标记细胞时,先创建新的实验文件夹,绘制前向散射与侧向散射散点图。然后绘制异硫氰酸荧光素荧光强度的直方图。
首先加载野生型细胞,以设定前向散射和侧向散射门以及FITC阈值。随后加载来自转基因FTYRP GFP品系胚胎的细胞,以计数黑色素细胞。将胚胎置于培养皿中,用1.5%至2%的甲基纤维素封片。
将其置于显微镜下,使用移液器吸头调整至所需方向。利用成像软件采集图像。对于24小时后受精(HPF)以内的胚胎,使用10倍放大倍数采集完整图像;而对于24 HPF以上的胚胎,则需采集多个扫描视野,随后将其拼接组装。
完成检测后,48 小时的明场成像显示所有五条色素性黑色素细胞条带均存在。在受精后 48 小时阶段,统计了侧线黑色素细胞的数量,发现组蛋白变体 h2afv 缺失株的黑色素细胞数量较对照组减少。对 CA14 和 h2afv 缺失株测量了平均灰度值,结果显示变体组的灰度值高于对照缺失株。
采用基于氢氧化钠的分光光度吸收法测定黑色素含量,结果显示CA14形态发生素干扰组的黑色素含量低于对照组。通过荧光成像评估了不同发育阶段斑马鱼黑素细胞中形态发生素干扰所致的改变。利用流式细胞术(FACS)分析CA14和h2afv形态发生素干扰组中黑素细胞的数量。
观察发现,CA14 中的黑色素细胞数量保持不变,而与对照吗啉代组相比,h2afv 中的黑色素细胞数量显著减少。同时计算了单位面积的平均荧光强度,结果显示 h2afv 吗啉代组的该值相对于对照吗啉代组明显降低。在调整斑马鱼以进行成像前,需确保能够清晰观察到全部五条黑色素细胞条带。
需要稍微倾斜鱼体,以区分两条侧向条纹。在确定候选基因在黑素细胞发育中的作用后,我们可以利用 CRISPR 技术以组织特异性的方式敲除该基因,这将是一种更为精准的方法。
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本研究利用斑马鱼模型系统,探讨候选色素基因在黑素细胞生物学中的作用。通过采用多种成像技术和检测方法,该研究鉴定了黑色素含量和黑素细胞数量的关键调控因子。
该方案可系统性地研究黑色素细胞发育过程中的遗传调控因子,有助于验证色素相关疾病中的潜在靶点。通过结合表型成像、流式细胞术和生物化学检测,可在发现早期获得定量结果,从而降低机制假设的风险。该方法提高了预测可信度,能够区分影响黑色素细胞数量与单个细胞内黑色素含量的基因,为局部或全身性调节剂的研发项目优先排序提供依据。
该方法适用于从早期发现到先导化合物鉴定的阶段,在进行化合物筛选或机制性后续研究之前,验证基因靶点对黑素细胞生物学功能的影响。