Nach den oben genannten Schritten haben wir erwachsene Zebrafische mittels Mikroskopie betäubt und auf fluoreszierende Lymphozyten oder ALLE untersucht. Wildtyp-(WT) lck:GFP-Fische zeigten Fluoreszenz hauptsächlich im thymischen Bereich, während cd79b:GFP-Fische Fluoreszenz im Kopf-/Kiemenbereich zeigten, was mit früheren Beobachtungen10 übereinstimmt (Abbildung 1A, links). Im Gegensatz dazu zeigten doppel-transgene rag2:hMYC; lck:GFP/lck:mKirschfische mit T-ALL oder rag2:hMYC + cd79b:GFP-Fische mit B-ALL helle, verbreitete Fluoreszenz im ganzen Körper (Abbildung 1A, rechts), was viele hochfluoreszierende Schuppen für Biopsien ermöglicht.
Nach der Entfernung blieben die Schuppen intakt, wobei das epidermale Gewebe an deren Oberflächen haftete. Konventionelle und konfokale Bildgebung montierter Schuppen zeigte verstreute GFP+- Lymphozyten in der Epidermis der WT lck:GFP- und cd79b:GFP-Schuppen , während Fische mit Leukämie häufig dichte Cluster oder konfluente Schichten von GFP+/mCherry+- Zellen auf Schuppenoberflächen aufwiesen (Abbildung 1B). Um lymphoide Morphologien der von Schuppen geborgenen Zellen zu validieren, wurde eine Wright-Giemsa-Färbung an Zellen durchgeführt, die von verschiedenen anatomischen Stellen eines WT lck:GFP-Fisches stammten. Skalenabgeleitete Lymphozyten wiesen Morphologien auf, die Lymphozyten aus Thymus, Mark und Blut ähneln, einschließlich hoher Kern-zu-Zytoplasma-Verhältnisse und dicht gefärbten Kerne (Abbildung 1C, oben). Die Wright-Giemsa-Färbung einer Schuppe eines Fisches mit T-ALL zeigte weitere viele lymphoblastenähnliche Zellen nahe der Oberfläche der Schuppe (Abbildung 1C, unten). Diese morphologischen Ergebnisse bestätigen die Daten der Fluoreszenzmikroskopie und bestätigen, dass dichte Ansammlungen von fluoreszierenden Zellen auf T-ALL-Skalen aus Lymphoblasten bestehen. Diese mikroskopischen Ergebnisse liefern eine qualitative Anzeige, mit morphologischer Bestätigung, dass Schuppen epidermale Lymphozyten (oder leukämische Lymphoblasten) enthalten, die für die Skalendissoziation verfügbar sind. WT-doppeltransgene lck:mCherry + cd79a:GFP-Fische ermöglichten die gleichzeitige Visualisierung von mCherry+ -T-Linien- und GFP+ B-Linienzellen (Abbildung 1D, 1E).
Für Flowzytometrie-Analysen und fluoreszenzaktivierte Zellsortierung wurden Skalen dissoziiert und gefiltert, um Einzelzellsuspensionen zu erzeugen. Das lymphoide Gate wurde10,25 identifiziert und über Forward Scatter und Side Scatter auf Lymphozyten/Blasts gefiltert. Die Färbung von Propidiumiodid (PI) zeigte, dass die Mehrheit der Zellen innerhalb des lymphoiden Tores nach der Skalendissoziation und -verarbeitung lebensfähig blieb, mit einer durchschnittlichen Lebensfähigkeit von ~92 % (n = 16 Fische). Fluoreszenzgatter wurden mit fluorophor-negativen, nicht-transgenen Kontrollen sowie GFP+- und mCherry+-transgenen Linien hergestellt (Abbildung 2A). Bei WT lck:GFP-Skalen (d. h. Fische ohne rag2:hMYC) waren die meisten fluoreszierenden Zellen GFPlo (Abbildung 2B, oberes Panel), während Schuppen von rag2:hMYC + lck:GFP-Fischen mit T-ALL prominente GFP-hi-Populationen enthielten, was mit bösartigen Lymphoblasten übereinstimmt (Abbildung 2B, mittleres Panel). B-Linien-Skalen mit CD79b:GFP-Skalen lieferten sowohlGFP-lo- als auch GFP-hi-Populationen (Abbildung 2B, unteres Panel), was die Isolierung unterschiedlicher B-Linien-Untermengen ermöglichte.
Zur Validierung der Linienidentitäten von fluoreszierenden Zellen aus Skalen wurdenGFP-lo-Zellen aus WT lck:GFP-Skalen, GFP-hi-Zellen aus rag2:hMYC + lck:GFP T-ALL-Skalen und GFP+-Zellen aus cd79b:GFP-Skalen fluoreszenzaktivierte Zellsortierungen gereinigt, RNA extrahiert und anschließend mit qRT-PCR analysiert. Zellen aus cd79b:GFP-Skalen exprimierten B-Linien-Transkripte (pax5, cd79b, ighm und ighz; Abbildung 2C, oberes Panel), während lck:GFP-Zellen T-Linien-Gene exprimierten (cd4, cd8 und lck; Abbildung 2C, mittleres Panel), im Einklang mit unseren bisherigen Profilen von Zebrafisch-Epidermallymphozyten, die durch eine Skalenbiopsie erhalten wurden, wobei T-Zellen auf WT-Skala mehr CD4 als CD810 exprimierten. T-ALL-Skalen-Zellen exprimierten T-Linien-Transkripte mit höherer rag2-Expression als nicht-leukämische Zellen (Abbildung 2C, unteres Panel), was mit ihrer Lymphoblast-Identität übereinstimmt. T-ALL-Zellen zeigten außerdem nahezu gleiche Werte von cd4 und cd8, was mit ihrem doppelt positiven unreifen T-Lymphoblast-Status übereinstimmt.
Um festzustellen, ob skalierte ALLE Zellen repräsentativ für Krebszellen an anderer Stelle im Tier sind, verglichen wir die flowzytometrischen zellsortierenden Lymphozyten aus Schuppen oder Körpergewebe desselben Fisches und analysierten sie mit qRT-PCR. GFP+- Zellen aus Schuppen oder Körpergewebe von rag2:hMYC + LCK:GFP T-ALL-Fische zeigten nahezu identische Genexpressionsprofile, mit einer höheren Expression von T-Zell-Genen (cd4, lck), lymphoblast-angereicherten Genen (rag1, rag2) und dem hMYC-Onkogenen im Vergleich zu B-Zell-Genen (pax5, ighm, ighz) (Abbildung 2D). Insgesamt unterstützen diese Daten und unsere früheren Arbeiten10 die Verwendung von Skalenbiopsien zur Sammlung nicht-bösartiger und ALLER Zellen für nachgelagerte Studien. Um die Eignung von skalenabgeleiteten leukämischen Zellen für nachgelagerte molekulare Analysen zu bewerten, wurde RNA nach der Reinigung durch die Flowzytometrie-Zellsortierung aus gematchten Körper- und Skalenabgeleiteten T-ALL-Zellen isoliert. Nach der Sortierung von 50.000GFP-Hi-Zellen ergaben die von der Skala abgeleiteten T-ALL-Proben eine durchschnittliche RNA-Ausbeute von ~82 ng, verglichen mit ~106 ng bei körperabgeleiteten T-ALL-Zellen (n = 4 Fische). Trotz der etwas geringeren Ausbeute von skalenabgeleiteten Proben zeigte die erfolgreiche Amplifikation von linien- und leukämieassoziierten Transkripten durch qRT-PCR, dass skalenabgeleitete RNA für nachgelagerte Genexpressionsanalysen geeignet ist.
Biopsien von nicht-leukämischen Fischen ergaben typischerweise 50–65 fluoreszierende Lymphozyten pro Skala (Abbildung 3), was die Entnahme von >1.000 Lymphozyten aus 20 Skalen ermöglichte, was für eine durchflusszytometrische Analyse und gezielte Expressionstests ausreicht. Bei Fischen mit ALL waren die Erträge dramatisch höher, wobei T-ALL-Schuppen ~20.000GFP-Hi-Zellen pro Schild enthielten (WT lck:GFP-Fische hatten ~65 Zellen/Schuppen; Abbildung 3, oben). B-ALL aus rag2:hMYC + cd79b:GFP-Skalen enthielten ~4.000 GFP+- Zellen/Skala (WT cd79b:GFP-Fische hatten ~50 GFP+- Zellen/Skala; Abbildung 3, unten). Die große Anzahl an Zellen, die von Fischen mit ALL gewonnen werden können, bietet eine praktische Grundlage für die längsbeprobte Beprobung ALLER Zellen einzelner Fische über mehrere Zeitpunkte. Zur Unterstützung der Machbarkeit wiederholter Probenahmen überlebten alle 24 Zebrafische in einer früheren Längsschnittstudie serielle Biopsien, was selten ist, und die Biopsien konnten kontrolliert und auf derselben Seite über zwei Wochenund 10 Uhr durchgeführt werden. Darüber hinaus zeigten Longitudinalanalysen von acht Fischen eine Wiederherstellung von Schuppen, Schuppenlymphozyten und Fluoreszenz an der Biopsiestelle bereits 10 Tage nach der Probenahme. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein 10-tägiges Intervall für wiederholte Probenahmen derselben Biopsiestelle ausreichend ist. Zusammen unterstützen diese Ergebnisse die Regenerationskapazität biopsischer Schuppen und belegen die Schuppenbiopsie als praktischen Ansatz für Längsstudien lebender Zebrafische.
Suboptimale Ergebnisse zeichnen sich oft durch eine geringe Zellgewinnung und überschüssige Ablagerungen in Biopsieproben aus. Eine geringe Erholung kann auftreten, wenn Schuppen aus Körperbereichen mit niedriger Fluoreszenz gesammelt werden oder wenn die Epidermis während der Schuppenextraktion versehentlich abgetragen wird. Um dies zu vermeiden, drehen wir die Schuppen vor der Entfernung der Zange nach vorne (Cephalad). Das Entfernen von Schuppen aus stark fluoreszierenden zusammenhängenden Regionen scheint ebenfalls den Ertrag zu verbessern. Bezüglich überschüssiger Ablagerungen kann aggressive Homogenisierung die Zellscherung erhöhen und die Anzahl der Zellen für fluoreszenzaktivierte Zellsortierung oder Durchflusszytometrie verringern. Sanftes Dissoziieren, bis keine sichtbare Epidermis mehr an Schuppenfragmenten haftet, gefolgt von Filtration durch ein 35 μm großes Gitter, ergibt in der Regel eine geeignete Einzelzell-Suspension. Schlechte Lebensfähigkeit ist meist mit verlängerter Verarbeitung oder übermäßiger mechanischer Dissoziation verbunden; daher sollten die Schuppen sofort in eiskalten Sortiermedien überführt und umgehend verarbeitet werden. Zellklumpung kann die Flusszytometrie und -analyse beeinträchtigen, kann jedoch durch wiederholte Filtration durch ein 35-μm-Netz unmittelbar vor der Analyse minimiert werden. Anhaltende Blutungen an Biopsiestellen sind selten und können durch Druck mit der Pinzette und Spülen mit einer anästhetischhaltigen Lösung kontrolliert werden. Schwache Fluoreszenzsignale können durch Probenaufnahmen von Skalen außerhalb von Regionen entstehen, die mit fluoreszierenden Lymphozyten bzw. ALLEN Zellen angereichert sind; Daher wird eine fluoreszente Bildgebung des gesamten Fisches vor der Biopsie empfohlen, um optimale Probeaufnahmeregionen zu identifizieren.

Abbildung 1: Fluoreszenzmikroskopie und konfokale Bilder der T-Linie (Wildtyp [WT] lck:GFP, T-Zell akute lymphoblastische Leukämie [T-ALL] lck:GFP + rag2:hMYC und T-ALL lck:mCherry + rag2:hMYC), B-Linie (WT cd79b:GFP und B-Zell akute lymphoblastische Leukämie [B-ALL] cd79b:GFP + rag2:hMYC) und Doppellinie (WT lck:mCherry; cd79a:GFP) als transgene Fische und Schuppen gekennzeichnet. (A) Brightfield (obere Reihe) und Fluoreszenzbilder (untere Reihe) von erwachsenen Zebrafischen aus WT T-Linie gekennzeichnet (lck:GFP) und WT B-Linie markiert (cd79b:GFP) Linien sowie Beispiele T-ALL (lck:GFP oder lck:mCherry + rag2:hMYC) und B-ALL (cd79b:GFP + rag2:hMYC) Fischen. Der gelbe Kreis bezeichnet die thymische Region. Schuppenbalken, 2 mm. (B) Repräsentative Schuppen für jeden Genotyp. Obere Reihe: Hellfeldbilder; Mittlere Reihe: Fluoreszenzmikroskopie-Bilder von GFP+/mCherry+- Zellen in der Schuppenepidermis. Untere Reihe: Konfokale Bilder von geboxten Regionen in der mittleren Reihe, die einzelne Lymphozyten in WT-Schuppen und Cluster/Schichten von Zellen in ALLEN Schuppen zeigen. Skalenbalken, 200 μm (Hellfeld- und Reihen mit niedriger Vergrößerung) und 20 μm (Reihe mit hoher Vergrößerung). (C) Wright-Giemsa-gefärbte Bilder von Zellen, die aus Thymus, Mark, Schuppen und Blut eines WT lck:GFP-Zebrafisches und Wright-Giemsa-gefärbten Schuppenbildern stammen, die von einem T-ALL (lck:GFP + rag2:hMYC) Zebrafisch stammen. Top vier Panels unter LCK:GFP: Hochvergrößerungsbilder von gefärbten Zellen lymphoider Organe desselben Zebrafischs. Oberes Panel unter T-ALL: Bild mit niedriger Vergrößerung einer gefärbten Schuppe, die klebende Zellen zeigt. Unteres Panel unter T-ALL: Bild mit höherer Vergrößerung des umrahmten Bereichs im oberen Panel, das lymphoblast-ähnliche Zellen mit hohen Kern-zu-Zytoplasma-Verhältnissen und dicht färbenden Kernen zeigt. Skalenbalken: 10 μm (oben, einzelne Lymphozytenbilder), 200 μm (mittler; niedrige Vergrößerung) und 20 μm (unten; hohe Vergrößerung). (D) Brightfield (BF), GFP, mCherry und zusammengefügte Bilder von adulten WT doppel-transgenen lck:mCherry; cd79a: GFP-Zebrafisch . (E) Brightfield, GFP, mCherry und zusammengeführte Bilder einer Schuppe desselben Fisches, die gleichzeitig T-Linien mCherry+- und B-Linien-GFP+- Zellen demonstrieren. Maßstab, 2 mm Zoll (D) und 200 μm Zoll (E). Fluoreszenzbilder wurden mit identischen Belichtungseinstellungen über alle Kanäle aufgenommen, außer im Panel E, wo sie angepasst wurden, um die gleichzeitige Visualisierung sowohl der GFP- als auch der mCherry-Signale zu ermöglichen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 2: Durchflusszytometrie und qRT-PCR von Lymphozyten auf Skalenebene sowie Vergleich zwischen Körper- und Skalenzellen aller Zellen. (A) Beispiel für Flusszytometrie-Workflow, das lymphoide (Vorwärtsstreuung, FSC; Seitenstreuung, SSC) sowie GFP⁻, GFPlo und GFPHi-Tore von Zellen aus einer lck:GFP-Skala zeigt. (B) Beispiele für fluoreszierende Bilder (links) und GFP-Histogramme von Skalenzellen (rechts) von WT lck:GFP (oben), T-ALL lck:GFP + rag2:hMYC-Fisch (Mitte) und WT cd79b:GFP (unten) Fischen. Der gelbe Kreis bezeichnet die thymische Region. Schuppenbalken, 2 mm (C) qRT-PCR fluoreszenzaktivierter Zellsortierung gereinigte GFP+-Skalen-Zellen für linien- und stadienspezifische B-Linien (pax5, cd79b, ighm, ighz; oben), T-Linie (cd4, cd8, lck; mittler) und lymphoblast-angereicherte (igic1s1, rag2; unten) Transkripte. (D) qRT-PCR von abgestimmten, körper- und schuppenabgeleiteten Lymphozyten, die aus demselben T-ALL lck:GFP + rag2:hMYC Zebrafisch isoliert wurden (n = 2). Die Expression von B-Zellen (pax5, ighm, ighz), T-Zell (cd4, lck) und lymphoblast-angereicherten (igic1s1, rag1, rag2) Genen sowie hMYC wird für Körper- und Skalenproben gezeigt. Die 2-ΔCt-Methode (ΔCt = Ct_experimental − Ct_housekeeping) wurde verwendet, um die Expression relativ zu den beiden Housekeeping-Genen zu berechnen: eef1a1l1 (ef1a) und rpl13a. Ergebnisse als Mittelwerte ± SD dargestellt. Jede Gruppe repräsentiert Daten von zwei biologischen Replikaten. Die Daten in den Panels C und D sind beschreibende Illustrationen, die linienspezifische Genexpressionsmuster zeigen. Körper-zu-Skalen-Vergleiche wurden statistisch nicht getestet. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 3: Skalen von D. rerio mit ALL ergeben deutlich höhere Lymphozyten. Oben: Fluoreszierende Zellen pro Skala von Wildtyp-(WT) lck:GFP (GFPlo) und T-zell akuter lymphoblastischer Leukämie (T-ALL) lck:GFP; rag2:hMYC und cd79b:GFP; rag2:hMYC(GFP hi)Fisch. Unten: Fluoreszierende Zellen auf einer Skala von WT cd79b:GFP und B-Zell akute lymphoblastische Leukämie (B-ALL) cd79b:GFP; rag2:hMYC Fisch. Jeder Punkt repräsentiert eine Skala. Schuppen wurden von zwei Fischen pro Gruppe gesammelt (T-Liniengruppen: n = insgesamt 10 Schuppen, 5 Schuppen pro Fisch; B-Liniengruppen: n = 8 Schuppen insgesamt, 4 Schuppen pro Fisch). Symbole bezeichnen Schuppen, die von verschiedenen Fischen gesammelt wurden. Balken spiegeln Gruppenmittel mit SD (Standardabweichung) wider. Diese Daten stellen Beispiele für fluoreszierende Lymphozyten dar, die aus Schuppen nicht-leukämischer und leukämischer Fische gewonnen wurden. Viele Schuppen stammen vom selben Fisch ab und können als technische und nicht als biologische Replikationen betrachtet werden. Es wurden keine statistischen Vergleiche durchgeführt, da wir nicht zufällig die hellsten ALL-Skalen für die Biopsie ausgewählt haben. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.