Methodenartikel

Wassertiermodelle für Studien in der regenerativen Medizin

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DOI:

10.3791/64946

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20. Januar 2023

In diesem Artikel

Zusammenfassung

DISKUTIERTE ARTIKEL:

Shimizu, Y., Kawasaki, T. Modell der Stichverletzung des adulten optischen Tectums unter Verwendung von Zebrafisch und Medaka für die vergleichende Analyse der Regenerationsfähigkeit. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (180), e63166 (2022).

Burris, B., Jensen, N., Mokalled, M. H. Bewertung der Schwimmausdauer und des Schwimmverhaltens bei erwachsenen Zebrafischen. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (177), e63240 (2021).

El-Daher, F. et al. Kontrollierte halbautomatische laserinduzierte Verletzungen zur Untersuchung der Rückenmarksregeneration bei Zebrafischlarven. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (177), e63259 (2021).

Slater, P. G., Larraín, J. Durchtrennung des Rückenmarks bei Kaulquappen von Xenopus laevis. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (178), e63276 (2021).

Editorial

Die Regeneration ist ein interessanter und faszinierender biologischer Prozess, der Organe, Gewebe und Zellen wiederherstellen kann, die durch Krankheiten oder traumatische Ereignisse geschädigt wurden 1,2,3. Nach diesen Ereignissen ist die Transplantation des geschädigten Organs die einzige Rettung für die Patienten 4,5. Aufgrund der kurzen Lebensdauer von Organspenden und der unterschiedlichen Wirkungen (z.B. Schmerzen, Infektionen, Blutungen und Blutgerinnsel) könnte der regenerative Ansatz jedoch eine potenzielle Alternative darstellen, um das Leben dieser Patienten zu retten. Darüber hinaus wurden in den letzten zehn Jahren mehrere Modellorganismen (z. B. Wassertiere 6,7,8,9,10,11,12 wie Zebrafische, Medaka und Xenopus) verwendet, um den Prozess der Regeneration nach einem traumatischen Verletzungsereignis zu untersuchen. Ziel dieser Sammlung ist es, standardisierte Protokolle für Organ- oder Gewebeverletzungen bei Wassertieren aufzuzeigen und damit den enormen Nutzen zu demonstrieren, der durch den Einsatz dieser Modelltiere in der regenerativen Medizin erzielt werden kann.

Um die Regeneration des Gehirns zu untersuchen, schlagen Shimizu et al.13 ein interessantes Modell für Hirnverletzungen vor, indem sie Medaka und Zebrafisch vergleichen. Die Autoren beschrieben eine Methode, bei der eine Nadel zur Induktion von Verletzungen im Gehirn erwachsener Fische verwendet wird, um das Zellschicksal in der neurogenen Stammzellnische zu untersuchen. Im Detail führten die Autoren manuell eine Nadel in eine bestimmte Region des Gehirns (das optische Tectum) ein, und das Fischgehirn wurde entfernt und fixiert. Die Gehirne wurden in Sektionen eingeteilt (mit Kryostaten) und diese Schnitte wurden verwendet, um spezifische Marker (proliferativ oder differenziativ) zu detektieren. Der von den Autoren beschriebene Ansatz führte zu den Ergebnissen an zwei verschiedenen Teleostfischen: Medaka und Zebrafisch.

Für die Regeneration des Rückenmarks beschreiben Burris et al.14 ein originelles Protokoll zur Bewertung des Verhaltens von Zebrafischen, sowohl unverletzt als auch nach einer Läsion im Rückenmark. Die Autoren beobachteten eine signifikante Abnahme der Schwimmkapazität bei Fischen mit einer Wirbelsäulenverletzung. Interessanterweise stellte dieser Fisch seine Schwimmfähigkeit mindestens 2 Wochen nach der Läsion allmählich wieder her. Ein Protokoll von El-Daher et al.15 , das zu den Studien der Regeneration des Rückenmarks am Zebrafischmodell beitrug, ermöglichte es, eine Wirbelsäulenverletzung präziser durchzuführen. Die Autoren verwendeten einen Laser, um eine bestimmte Läsion zu induzieren. Diese Methode unterschied sich von einem manuellen Ansatz, da sie eine Erhöhung der Anzahl von Tieren und Versuchen ermöglichte.

Da sich Teleostfische und andere Wassertiere nach einer Rückenmarksverletzung regenerieren können, beschreiben Slater et al.16 detailliert ein Protokoll zur Durchtrennung des Rückenmarks in einem Froschtiermodell (Xenopus). Die Autoren enthalten auch Schritte zum Umgang mit diesem Tiermodell während der Operation, zur postoperativen Versorgung und zur Durchführung von Funktionstests. Kontinuierliche Bemühungen, die molekularen Mechanismen zu entschlüsseln, die die Geweberegeneration steuern, insbesondere des Gehirns und des Rückenmarks, in diesen Nicht-Säugetier-Tiermodellen können dazu beitragen, neue Strategien für die Behandlung verschiedener Krankheiten zu entwickeln.

Offenlegungen

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

Die Autoren haben keine Danksagungen.

Referenzen

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  2. Hou, J., Zhou, Q., Zhu, X., Peng, J., Xiong, J. W. Diverse biological and engineering strategies towards organ regeneration. Cell Regeneration. 10 (1), 34(2021).
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  9. Watanabe, N., et al. Kidney regeneration through nephron neogenesis in medaka. Development, Growth & Differentiation. 51 (2), 135-143 (2009).
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  11. Phipps, L. S., Marshall, L., Dorey, K., Amaya, E. Model systems for regeneration: Xenopus. Development. 147 (6), (2020).
  12. Slater, P. G., Palacios, M., Larrain, J. Xenopus, a model to study wound healing and regeneration: Experimental approaches. Cold Spring Harbor Protocols. 2021 (8), (2021).
  13. Shimizu, Y., Kawasaki, T. Stab wound injury model of the adult optic tectum using zebrafish and medaka for the comparative analysis of regenerative capacity. Journal of Visualized Experiments. (180), e63166(2022).
  14. Burris, B., Jensen, N., Mokalled, M. H. Assessment of swim endurance and swim behavior in adult zebrafish. Journal of Visualized Experiments. (177), e63240(2021).
  15. JoVE. Erratum:Controlled semi-automated laser-induced injuries for studying spinal cord regeneration in zebrafish larvae. Journal of Visualized Experiments. (182), e6497(2022).
  16. Slater, P. G., Larrain, J. Spinal cord transection In xenopus laevis tadpoles. Journal of Visualized Experiments. (178), e63276(2021).

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