Der Zebrafisch ist ein leistungsfähiges Wirbeltiermodell für Entwicklungs- und Genetikstudien 1,2. Zebrafisch und Mensch haben eine hohe genetische Homologie (70 % der Gene werden mit dem menschlichen Genom geteilt), was die Verwendung als Modell für menschliche Krankheiten ermöglicht3. Im Zebrafisch ist es durchaus üblich, die Expressionsmuster zweier Gene und ihre räumliche Beziehung zu erkennen. Die Immunhistochemie wurde erstmals 1941 zum Nachweis von Krankheitserregern in infizierten Geweben durch Anwendung von FITC-markierten Antikörpern eingesetzt4. Das Zielprotein im Gewebeschnitt wird zunächst mit einem Primärantikörper markiert und der Schnitt wird dann mit einem Sekundärantikörper gegen die Wirtsspezies Immunglobulin des Primärantikörpers markiert. Die Antikörperfärbung ist ein robuster Ansatz zum Nachweis der Lokalisation von Proteinen, der eine hohe optische Auflösung auf intrazellulärer Ebene bietet. Allerdings ist die Anzahl der verfügbaren Antikörper im Zebrafisch sehr begrenzt. Eine aktuelle Studie zeigt, dass etwa 112.000 Antikörper für Mäuse kommerziell verfügbar sind. Allerdings haben sich nur sehr wenige Antikörper im Zebrafisch als zuverlässig erwiesen5.
Stattdessen wurde im Zebrafisch die In-situ-Hybridisierung häufig für die Analyse von Genexpressionsmustern eingesetzt. Diese Methode wurde erstmals in den 1980er Jahren zur Bestimmung der Genexpression in Drosophila-Embryonen verwendet6,7, und seitdem wurde diese Technologie kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert. Zunächst wurden radioaktiv markierte DNA-Sonden verwendet, um mRNA-Transkripte nachzuweisen; Die räumliche Auflösung war jedoch relativ gering, und es gab potenzielle Gesundheitsrisiken, die durch die Radioaktivität verursacht wurden. Anschließend stützt sich die In-situ-Hybridisierung auf die mit Digoxigenin (DIG) oder Fluorescein (Fluo) markierten RNA-Sonden, die mit alkalischer Phosphatase (AP) konjugiert oder durch fluoreszierende Tyramid-Signalamplifikation (TSA) detektiert werden8,9. Obwohl TSA zum Nachweis von zwei oder drei Genen verwendet wurde, sind die DIG-Markierung von RNA-Sonden und antiDIG AP-konjugierten Antikörpern immer noch hochempfindliche, stabile und weit verbreitete Ansätze für die In-situ-Hybridisierung. Daher sind kommerzialisierte Antikörper in Kombination mit DIG-markierten in situ Sonden nützlich, um Einblicke in die Proteinlokalisierung und -expression eines Gens zu erhalten.
Whole-Mount-Embryonen können aufgrund der geringen optischen Auflösung die räumliche Beziehung zwischen den Genen nicht aufdecken, obwohl Zebrafischembryonen klein und durchsichtig sind10. Daher ist es notwendig, die Expressionsmuster von Genen auf intrazellulärer Ebene zu analysieren. Die Kryosektion ist bei Zebrafischen weit verbreitet, da sie einfach durchzuführen ist und das Antigen effektiv erhalten kann. Daher bietet die In-situ-Hybridisierung in Kombination mit Immunhistochemie in Zebrafisch-Kryoschnitten eine leistungsfähige Möglichkeit, die Expressionsmuster zweier Gene zu analysieren. Eine Kombination aus in situ Hybridisierung und Immunhistochemie wurde auf Zebrafischeangewendet 11. Die Proteinase-K-Behandlung wurde jedoch verwendet, um die Sondenpenetration auf Kosten der Antigenintegrität zu verbessern. Um diese Einschränkung zu überwinden, verwendet dieses Protokoll Erhitzung, um den Antigenabruf zu induzieren. Dieses Protokoll gilt nicht nur für Embryonen verschiedener Stadien und Gewebeabschnitte unterschiedlicher Dicke (14 μm Kopfabschnitte und 20 μm Rückenmarksabschnitte), sondern wurde auch anhand von Genen verifiziert, die in zwei Organen, einschließlich des Kopfes und des Rückenmarks, exprimiert werden.
In diesem Artikel wird beschrieben, wie In-situ-Hybridisierung und Antikörperfärbung in Zebrafischembryonen in Kryoschnitten kombiniert werden können. Die Vielseitigkeit dieses Protokolls wird durch die Verwendung einer Reihe von in situ Hybridisierungs- und Immunhistochemie-Kombinationen demonstriert, einschließlich in situ Hybridisierungssonden für zwei verschiedene Neuronen. Diese Methode eignet sich zum Nachweis von mRNA und Proteinen in verschiedenen Regionen und Embryonen unterschiedlichen Alters sowie der Expressionsmuster zweier Gene.