Name: Microbead Implantation im Zebrafischembryo (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-30T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 54 s
Description: Erfahren Sie die Mikroperlen-Implantationstechnik in Zebrafischembryonen zur Untersuchung der Entwicklungsbiologie. Diese Methode ermöglicht die Manipulation des lokalen Gewebemilieus ohne Störung der normalen Embryogenese.

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Diese Arbeit wurde vom NIH Zuschusses DP2OD008470 unterstützt.

Die Verfahren für die Arbeit mit in diesem Protokoll beschriebenen Zebrafischembryonen wurden von der Institutional Animal Care und Verwenden Committee an der University of Notre Dame genehmigt. 1. Ringer-Lösung Vorbereitung <ol><li> Stellen eine Lösung von 116 mM NaCl, 2,9 mM KCl, 3,6 mM CaCl 2 und 5 mM Hepes mit ultrareinem H 2 O unter ständigem Rühren durch jede Salzfällung vermeiden. </li><li> Nach der Zugabe von Salzen und, während die Lösung immer noch unter Rühren, Zugabe von 100 Einheiten / Penicillin pro ml und 100 ug Streptomycin pro ml. </li><li> Nachdem Sie alle Antibiotika und Salze, führen Sterilfiltration der Lösung und Store in der sterilen Behälter. Anmerkung: N-Phenylthioharnstoff (1-Phenyl-2-thioharnstoff) oder PTU kann Ringer-Lösung hinzugefügt, um die Bildung des Pigments in Perlen implantierten Embryos ohne negative Folgen für die Embryonengesundheits blockieren. Um Ringer / Pigmentierung Blockierlösung herzustellen, verwenden Sie eine Konzentration von 0,003% PTU. Aufgrund der geringen Konzentration von PTU zuzugebenden ist es ratsam, dass eine größere Menge Ringerlösung hergestellt werden, mindestens 1 L, Hinzufügen winzigen Mengen von PTU Pulver zu vermeiden. Hinzuzufügen PTU während Schritt 1.2, während die Lösung gerührt. </li></ol> 2. Tricaine Herstellung der Lösung <ol><li> 2 g Ethyl-3-aminobenzoat Methansulfonatsalz (Tricaine) pro Liter Lösung plus 0,1 M Tris, aus einer 1 M Stammlösung ausgeglichen auf einen pH von 9,5 und mit ultrareinem H 2 O hergestellt Hinweis: Tricaine wird verwendet, um die Zebrafischembryonen am gewünschten Zeitpunkt einschläfern zu Wulst Implantation Phänotypen zu untersuchen sein. </li></ol> 3. E3 Herstellung der Lösung <ol><li> Stellen eine Lösung von 0,25 M NaCl, 10 mM KCl, 12,5 mM CaCl 2 und 16,6 mM MgSO 4-1 L von Reinstwasser auf 1 Liter des E3 erstellen. </li><li> Fügen Sie 200 ul Methylenblau in die E3-Lösung, um das Pilzwachstum zu hemmen. </li></ol>4. Ziehen Nadeln für Microbead Überweisung <ol><li> Feuer poliert Borosilikatglas mit Filament bei einer OD: 1,0 mm, ID: 0,5 mm, bei einer Länge von 10 cm. </li><li> Zeigen Borosilikatglas Glas in eine Mikropipette Abzieher zu feinen Nadeln vorzubereiten. Hinweis: Die folgenden vier Dimensionen können als Ausgangspunkt verwendet werden, um die Nadeln zu ziehen: Wärme = 540, Ziehen = 245, Velocity = 200, und Time = 125. </li><li> Nach dem Ziehen eine ausreichende Anzahl von Nadeln, lagern in abgedeckten Petrischalen aus Kunststoff, auf Streifen aus Knetmasse oder Klebeband brechen die Nadelspitze zu verhindern, positioniert ist, bis zur Verwendung. </li><li> Um die Nadelspitze auf die gewünschte Bohrung schneiden, verwenden Sie einen feinen Pinzette, um das Ende der Nadel punkten. Hinweis: Needle Bohrung wird in Abhängigkeit von der Mikroperlengröße ausgenutzt sowie Benutzer Handhabung Vorlieben variieren. Ein guter Ausgangspunkt ist es, Handwerk Bohrungsgrößen in einem Bereich zwischen 100 und 200 &amp; mgr; m, wenn Mikrokügelchen im Bereich von 50-100 um wird, verwendet werden. </li><li> Prior zu verwenden, legen Sie die Nadel in die getrimmten Kapillarrohrhalter, um den fertigen Mikrokügelchen Transferinstrument Mode. </li></ol> 5. Whisker / Lash Werkzeugvorbereitung <ol><li> Besorgen Sie sich einen Whisker, peitschen, oder andere kleine, aber feste Stück natürliches oder synthetisches Haar Filament. Schneiden der Nähe der Basis des Filaments in einem 45 ° -Winkel. Halten Sie die Whisker zu einem P-1000 Mikropipettenspitze unter Verwendung von Permanent klare Klebstoff Leim. </li></ol> 6. Microbead Implantation Tray Vorbereitung <ol><li> Mix 2 g Agarose mit 100 ml E3 Lösung, um eine 2% E3 Agarosegel machen. </li><li> Erhitzen Sie die 2% igen Lösung für 1 min und 30 s in einem 250 ml Erlenmeyer-Kolben, Schwenken des Kolbens alle 30 Sekunden, um das Gel aus sprudelnden zu vermeiden. </li><li> Nehmen Sie den Deckel eines 60 mm x 15 mm Petrischale und legen Sie sie in einem größeren 150 mm x 15 mm-Schale mit dem Inneren nach oben zeigt. </li><li> Gießen Sie die heiße Agarose-Gel in die 150 mm x 15 mm Petrischale, achten Sie darauf, verankern sichder Deckel des kleineren Schale mit dem Zeigefinger. Hinweis: Lassen Sie eine dünne Schicht von Agarose unter dem Deckel der kleineren Schale, um Kondensation, die beim Gießen des Gels wird zu entfernen; das macht die Perlen leichter unter einer Dissektionsmikroskop sehen. </li><li> Da die Agarose kühlt, aber bevor es erstarrt, legen Sie ein gut Form auf dem Gel. Dies wird zur leichteren Plazierung der Embryonen ermöglicht. </li><li> Hinweis: Um Blasen in den Vertiefungen zu vermeiden, legen Sie die Form langsam in einem Winkel bis er oben auf dem Gel schwimmt. </li><li> Unter Verwendung eines Mikros, entfernen Sie vorsichtig die Form gut, sobald das Gel erstarrt ist. In E3-Lösung und bei 4 ° C. </li></ol> 7. Embryonen <ol><li> Bereiten Paarungskammern durch Trennwände getrennt sind, indem sie mit System Wasser, und dann platzieren erwachsenen Zebrafisch männlichen (n) und Frau (en) Paare in den Kammern O / N. </li><li> Sammeln befruchtete Eier mit einem feinen Drahtgeflecht Sieb (embryonalen Stadien wird leicht variieren). </li><li> Abzuscheiden die befruchteten Eier in einem sauberen, mit 10 cm Durchmesser Petrischale durch Drehen des Siebes auf den Kopf und Spülen mit einem feinen Strahl von E3 bis keine Eier im Sieb gelassen, und etwa 25 ml Lösung E3 in die Schüssel. </li><li> Nach dem Sammeln, teilen Sie die Eier in mehrere Gerichte (etwa 50-60 Eier pro Schale), um Überbelegung, die Entwicklungs Asynchronität innerhalb der Kupplung führen können und machen das Sammeln gewünschten Zeitpunkten schwer zu vermeiden. </li><li> Embryonen in E3 Lösung Inkubation bei 28,5 ° C, um Entwicklungs Beurteilung nach dem Standard Zebrafisch-Staging-Serie 40 zu ermöglichen. Hinweis: Die Embryonen zu E3 / PTU bei 24 Stunden nach der Befruchtung (HPF) übertragen, um Pigment Entwicklung zu verhindern, wenn Manipulationen bei älteren Stadien erfordern optische Klarheit werden. </li></ol> 8. Bead Implantation <ol><li> Der Mikrokügelchen in gewünschten Testmolekül-Konzentration oder das entsprechende Fahrzeug s inkubierenolution für die erforderliche Zeit in einem geeigneten Volumen. Hinweis: Der Forscher kann sterile Petrischalen im Bereich von 3 bis 6 cm im Durchmesser, oder Multi-Well-Platten, von denen beide Visualisierung der Mikrokügelchen in der Lösung aktivieren. Zeit kann in Abhängigkeit von der Art und der Menge des interessierenden Molekül variieren und sollte der Forscher an den Hersteller oder veröffentlichten Empfehlungen zur Dauer der Inkubation und andere Aspekte beziehen, wie beispielsweise Empfindlichkeit gegenüber Licht und Temperatur. </li><li> Sobald die Embryonen das gewünschte Entwicklungszeitpunkt erreicht, entfernen Sie die Embryonen aus ihrem Chorion mit feinen Pinzette. </li><li> Inkubiere die Embryonen in dem gefilterten Ringerlösung mit Antibiotika für 10 Minuten, um sie zu der Lösung akklimatisieren. </li><li> Während die Embryonen akklimatisieren, übertragen Sie die Mikrokugeln in die Mikrokügelchen Platte innerhalb der Implantation Wanne eingebettet und spülen Sie sie in Ringer-Lösung für 10 min. Hinweis: Implantieren Sie die Perlen innerhalb von 50 min nach dem Erreichen dieses Punktes. Dies wdie Wahrscheinlichkeit, daß man einen Wulst mit einer kleineren Konzentration des Moleküls von Interesse zu implantieren schlecht verringern. </li><li> Array die Embryonen in die Vertiefungen der Mikrokügelchen Implantation Tablett, kümmert sich um sie so zu orientieren den Bereich von Interesse, wo der Mikrokügelchen wird implantiert werden zugänglich ist. </li><li> Machen Sie einen kleinen Schnitt an der Embryo mit der Wolfram-Nadel. </li><li> Übertragen einer Mikroperle auf den Embryo mit der Mikrokapillare Transferpipette: Niederdrücken der Kolben der Pipette vorsichtig die Mikrokügelchen in die Kapillarsäule, und lassen Sie den Druck auf die Mikrokügelchen auf das gewünschte Ziel zu übertragen. </li><li> Verwenden Sie die Whisker / Wimpern Werkzeug, um die Mikrokügelchen innerhalb des Embryos zu positionieren. Hinweis: Achten Sie darauf, um die Mikrokügelchen in das Gewebe entfernt von der Stelle der Schnitt zu positionieren, so dass die Mikrokügelchen nicht aus dem Embryo ausgewiesen werden, wie es heilt. </li></ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Im Laufe des letzten Jahrhunderts hat sich das Verständnis von Körper Plan Strukturierung und Organogenese monumentale Fortschritte durchgemacht. Gewebemanipulationstechniken waren entscheidend bei der Aufdeckung wichtige Informationen über diese lebenswichtige Prozesse. Genetische Modifikation ist eine der am häufigsten verwendeten Methoden zur Ermittlung der Genfunktion und Verfahren zur Mosaikanalyse, wie Zelltransplantation nützliche Ansätze Autonomie der Genfunktion zu verstehen. Microbead Implantation bietet eine weitere Ort, um abzufragen, wie bestimmte Moleküle verändern Entwicklungsdynamik, da diese Methode ermöglicht es dem Forscher, um eine lokale Gewebeumgebung durch die Einführung von Signalmolekülen oder Inhibitoren verändern. Eine Reihe von unterschiedlichen Mikrokügelchen sind im Handel erhältlich, die unterschiedliche Größen und andere physikalische Eigenschaften haben, bestehen (zB Ladung), so daß sie für den experimentellen Bedingungen von Interesse verwendet werden. Somit kann durch Implantieren Mikrokugeln in einem Protein oder chemisch getränktencal von Interesse innerhalb eines Organismus können die Forscher lokalisierte Effekte während der Entwicklung zu untersuchen und Zusammenhänge zwischen dem Gen oder Molekül von Interesse und bestimmten biologischen Phänotyp (n). Studien wie die von Wada geführt und Kollegen verwendeten Mikrokügelchen Implantation, um die Wirkung einer erhöhten Hedgehog-Signalisierung im Skelett Strukturierung im vorderen neurocranium (ANC) in Zebrafisch-23 zu beurteilen. Frühere Studien haben gezeigt, dass Shh für ANC Formation 14 erforderlich. Verwendung Shh beschichteten Mikrokügelchen Forscher festgestellt, dass dieses Signal fördert Knorpelbildung in der ANC. Die Mikrokügelchen-Implantationsprozess wurde verwendet, um eine klare Verbindung zwischen Hedgehog-Signalisierung und Knorpelbildung in der ANC zu demonstrieren. Ein weiteres wichtiges Beispiel für diese Gewebemanipulationstechnik in Zebrafisch wird in Studien beobachtet, wo Wissenschaftler untersuchten die Transkriptionskontrolle des Erythroblastoma Twenty-Six (ETS) Domain-fSchauspieler ETS-verwandtes Molekül (ERM) und Polyoma-Enhancer Aktivator 3 (Pea3) von FGF-Signal während der frühen Zebrafischgehirnentwicklung 19. Durch Mikrokügelchen Implantationsexperimenten konnten sie zeigen, dass Fgf8 und FGF3 können ektopisch Ausdruck erm und PEA3 aktivieren. Diese Beispiele zeigen die Nützlichkeit der Mikrokügelchen, um Einblicke in die Entwicklungsmechanismen, die bei der Gewebebildung zusammenarbeiten, die gut charakterisiert sein kann durch die Verwendung von Methoden, die Genexpression 41 bewerten. Somit können Mikrokügelchen Transplantation eine praktikable Methode, um in anderen Geweben, wie beispielsweise die Zwischen Mesoderm (IM), die zu der Niere verursacht erforschen. Insbesondere wäre es in Nierenentwicklungsstudien zu unterstützen, zu untersuchen, wie verschiedene Moleküle beeinflussen nephron Segmentierung 42 und Tubulogenese 43,44, Prozesse, die nur oberflächlich zur Zeit verstanden. Außerdem Mikrokügelchen Implantation begonnen hat, verwendet werden, um Gestüt werdeny Regenerationsprozesse im Zebrafisch 29] und konnte für die Verwendung mit einer beliebigen Anzahl von Organregeneration Modelle wie folgt Laserablation embryonaler Gewebe wie Nephron 45 oder in Verbindung mit Verfahren, die formuliert wurden, um die Forschung mit den entsprechenden Strukturen auch Erwachsenen angepasst werden 46-49. Schließlich weist Mikrobead Implantation das Potential, in Modellen der menschlichen Krankheit, wie Krebs oder Gewebedegeneration 50,51 52,53 verwendet werden. Im vorliegenden Protokoll zeigen wir die Methode der Mikrokügelchen Implantation in Zebrafischembryonen, die wurde auch in ähnlicher Weise von anderen Forschern beschrieben, aber nicht durch Video-Protokolle 1 gezeigt. Mit minimalen Praxis konnten wir Mikrokügelchen mit einer ungefähren Geschwindigkeit von 8-10 Embryonen / h, die die Machbarkeit dieses Verfahrens betrifft, sobald der Forscher hat einige Erfahrung zu implantieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die hier gezeigten Perlen verschiedener dbmessungen kann in einem frühen Stadium eingepflanzt werden kann und daß mit Sorgfalt kann diese Gewebemanipulationstechnik mit minimalen physikalischen Störung des Embryos eingeführt werden. Eine Verbesserung, die hervorgehoben werden sollten, ist die Verwendung eines Whisker / Wimpern Werkzeug, um die Mikrokügelchen in den Embryo zu positionieren. Diese relativ preiswerten und einfachen Gerät etwa dem gleichen Durchmesser wie die Mikrokügelchen, leicht zu erhalten und hilft Beschleunigung des Implantationsprozesses. Die Whisker / Peitsche auf eine gewünschte Länge geschnitten werden, um eine feste produzieren aber feinen Wulst-Handhabungswerkzeug, je nach Forscher Geschicklichkeit und Vorlieben. Schließlich, während wir hier, wie Sie physisch zu manipulieren Mikroperlen und Zebrafischembryonen der Implantation durchführen beschrieben, dieses Protokoll nicht skizzieren bestimmte Handhabungsverfahren für verschiedene Medikamente oder Peptide. Im allgemeinen sollte chemisch behandelten Mikrokügelchen in das Tier mit Zweckmäßigkeit implantiert werden, zu unerwünschten Effekten in anderen Bereichen des Organismus zu vermeiden, und Forscher sollte gut sein,über die möglichen Sicherheitsbedenken mit solchen Chemikalien vor Beginn ihres Studiums verbunden sind gebildet. Zusammengefasst haben wir eine relativ einfache und effiziente Mikrokügelchen Implantationsverfahren mit einer Vielzahl von Anwendungen unter Verwendung von Materialien, die im Labor leicht verfügbar sind gezeigt. Letztendlich hoffen wir, dass dieses Handbuch werden die Forscher mit dem zarten Wesen der Zebrafisch Gewebemanipulation unterstützen.

Entwicklungsbiologie Forscher nutzen eine Vielzahl von zellularen, molekularen und genetischen Methoden, um die Mechanismen, wie ein Organismus gebildet Kontrolle aufzudecken. Unter diesen Ansätzen ist Gewebemanipulation ein wichtiges Instrument bei der Entschlüsselung komplexer Fragen über das Schicksal der Zelle, Zellbewegung und der Organisation der Gewebe. Ein Weg, um eine lokale Gewebeumgebungen verändert ist durch die chirurgische Anwendung von Mikroperlen, die verwendet werden, um eine fokale Quelle von Proteinen oder anderen Signalmolekülen 1 zu liefern. Diese Art der experimentelle Manipulation wurde in großem Stil in die klassische Wirbel Embryologie Modelle, wie der Frosch und Küken 2 implementiert. Der Zebrafisch ist zu einem wichtigen Wirbelmodellorganismus für das Studium der Organentwicklung und bietet auch viele einzigartige Vorteile für Krankheit Modellierung 3-5, da sie hohe genetische Erhaltung mit 6 Menschen zu teilen. Insbesondere ist die optische Transparenz und exinterne Entwicklung des Zebrafischembryo bietet eine unvergleichliche Sicht für die Beobachtung von Gewebe Ontogenese 3-5. Die Umsetzung des groß angelegten vorn genetischen Screens hat eine leistungsstarke Sammlung von Zebrafisch-Mutanten-Stämme für die weitere Untersuchung 7,8, und die Identifizierung von alternative Screening-Verfahren, die effizient in verkleinertem Maßstab in einzelnen Laboratorien durchgeführt werden können 9,10 erzeugt. Weitere experimentelle Arbeit mit Zebrafisch hat durch Fortschritte in transgenen Methoden erleichtert und Reverse genetische Ansätze 11,12, sowie chemische Genetik 13-15. Gewebemanipulationstechniken, wie die Umsetzung von Mikroperlen, wurden nicht wie in dem Zebrafisch weithin verwendet, aber dennoch ein nützliches Mittel, um die Zellsignalisierung während der Entwicklung weiter zu verstehen. Microbead Implantation verwendet wurde, um die Prozesse der Organbildung im Zebrafisch Retina abzufragen16,17, 18 Herz, Gehirn 19-22, Neuralleiste 23 und fin 24,25. In diesen und anderen Untersuchungen wurde Kügelchen während der Entwicklung aufgebracht wurde, um die Diffusion von Signalmolekülen 26, wie Gradienten beeinflussen Zellmigration 27 und axiale Strukturierung 28 zu verstehen. In jüngerer Zeit wurden Mikrokügelchen verwendet werden, um Regenerationsmechanismen im Zebrafisch Erwachsenen 29 auszuwerten. In Entwicklungsstudien, zum Beispiel Zebrafisch-Mikrokügelchen Arbeit Einblicke in die Mechanismen der Bildung Extremität durch Studien der Brustflosse 25 zur Verfügung gestellt. Der Zebrafisch Brustflosse Knospe ist homolog zu den Vordergliedmaße Knospe in der Maus 30 und 31 Küken. Die wirbelGliedmaßenKnospe hat zwei wesentliche Signalknoten: die Zone polarisierender Aktivität (ZPA), die den vorderen zu hinteren Achse durch den Ausdruck der Sonic hedgehog etabliert (Shh) und nachgelagerten Hox Gen-Targets,und der apikalen ektodermalen Leiste (VRE) an der Spitze der Extremitätenknospe, die proximal zum distalen Identität des Gliedes durch Expression von Fibroblasten-Wachstumsfaktoren (FGFs) herzustellen Akten präsentieren. Durch die Implantation Fgf getränkt Mikrobeads in Zebrabärbling Shh genetische Mutanten Ermittler identifiziert Fgf als wesentlich für das Fortschreiten des Zellzyklus und das Wachstum des Vertebraten Schenkel 25. Neben dem FGF und Shh-Signalkaskaden, die Positionsfeststellung der Identität, bahnbrechenden Studien mit dem Küken Gliedmaßenknospe identifiziert Retinsäure (RA) als ein Molekül, das die Wirkung des Polarisationsbereich imitieren könnten anterior nach posterior 32 Identität zu etablieren. Diese Experimente beteiligt Platzierung kleine Streifen von RA-getränkte Whatman-Papier in die Küken Extremität zu stelligen Strukturierung 32 zu bewerten. Ferner haben die Forscher weitere Studien mit elegant die Verwendung von Mikrokügelchen durchgeführt, Zelltransplantation und exogeneRA-Behandlungen in Zebrafisch, um festzustellen, dass RA wirkt, um Positionsfern Cues innerhalb des Zebrafisch-Hinterhirn und Mesoderm 28 bereitzustellen. Gegenwärtig ist jedoch bleiben viele Fragen über die Rolle von Signalfaktoren wie FGF und RA während zahlreiche Aspekte der Wirbeltierentwicklung. Die Signalisierungs Wirkungen von RA als Morphogen wirkende Einflüsse auf viele Organe 33, wie beispielsweise die Entwicklung von Herz 34 und den Nieren Vorläufern, wobei RA spezifiziert proximalen Nierenzellen vom Typ Schicksal 35-39. Weitere Verständnis solcher Themen wesentlich von experimentellen Studien mit Gewebemanipulation und Mikrokügelchen Implantationstechniken profitieren. Während weniger Studien wurden mit Mikrokügelchen Implantation im Zebrafisch, verglichen mit Modellen wie das Küken durchgeführt wurden, sind diejenigen, die durchgeführt wurden sehr informativ. Ein Grund für den Mangel an Mikrokügelchen Implantation der Basis-Forschung im Zebrafischembryo ist likely die Vorstellung, daß es schwierige technische Herausforderungen auf der Grundlage der Größe des Embryos, die ein Hindernis für die erfolgreiche Durchführung solcher Manipulationen darstellen. Allerdings können Mikrokügelchen Implantation in Zebrafischembryonen mit der Praxis erlernt werden und durch visuelle Beobachtung der Technik unterstützt wird, und kann daher als ein Mittel, um die Mechanismen der Entwicklung verhören verfolgt werden. Hier zeigen wir die präzisen Anwendung eines Mikrokügelchens in den Zebrafischembryos, die für die Durchführung einer Vielzahl von Tests an der Gewebebildung und Zell Morphogenese genutzt werden kann.

<table><tbody><tr><td>Natriumchlorid</td><td>American Bioanalytical</td><td>AB01915</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumchlorid</td><td>American Bioanalytical</td><td>AB01652</td><td></td></tr><tr><td>Calciumchlorid</td><td>American Bioanalytical</td><td>AB00366</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma Life Science</td><td>H4034</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin-Streptomycin-Lösung</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4333-20ML</td><td></td></tr><tr><td>N-Phenylthioharnstoff (PTU)</td><td>Aldrich Chemistry</td><td>P7629</td><td></td></tr><tr><td>Ethyl-3-aminobenzoat (Tricain)</td><td>Fluka Analytical</td><td>A5040</td><td></td></tr><tr><td>Borosilikatglas</td><td>Sutter Instruments Co.</td><td>BF100-50-10</td><td></td></tr><tr><td>Flammender/Brauner Mikropipettenabzieher</td><td>Sutter Instruments Co.</td><td>Mo. P097</td><td></td></tr><tr><td>UltraPure Agarose</td><td>Invitrogen</td><td>15510-027</td><td></td></tr><tr><td>Magnesiumsulfat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M7506</td><td></td></tr><tr><td>Methylenblau</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M9140</td><td></td></tr><tr><td>250 ml Erlenmeyerkolben</td><td>Fischer Scientific</td><td>FB-500-250</td><td></td></tr><tr><td>Falcon Einweg-Petrischale, steril</td><td>Corning</td><td>430167</td><td></td></tr><tr><td>60 mm x 15 mm</td><td>VWR</td><td>25373-085</td><td></td></tr><tr><td>100 mm x 15 mm</td><td>VWR</td><td>25373-100</td><td></td></tr><tr><td>150 mm x 15 mm</td><td>VWR</td><td>25373-187</td><td></td></tr><tr><td>Saint-Gobain Chemware Mikrospatel</td><td>Fischer Scientific</td><td>21-401-50B</td><td></td></tr><tr><td>P-1000 Mikropipettenspitzen</td><td>Fischer Scientific</td><td>2707402</td><td></td></tr><tr><td>Niedertemperatur-Inkubator</td><td>Fischer Wissenschaftlich</td><td>11 690 516DQ</td><td></td></tr><tr><td>Dimethlysulfoxid</td><td>Amerikanisches bioanalytisches</td><td>AB00435</td><td></td></tr><tr><td>Mikrokügelchen (45-106 &; Mikro; m)</td><td>Biorad</td><td>140-1454 AG1-X8</td><td></td></tr><tr><td>Mikrokügelchen (45 & Mikro; m)</td><td>Polysciences</td><td>7314</td><td></td></tr><tr><td>Mikro-Präparierpinzette</td><td>Roboz Chirurgische Instrumente Co.</td><td>RS-5010</td><td></td></tr><tr><td>Wolframnadel</td><td>Roboz Chirurgische Instrumente Co.</td><td>RS-6065</td><td></td></tr><tr><td>Kapillarrohrhalter</td><td>Globe Scientific Inc.&nbsp;</td><td>Artikel-Nr.: 51674</td><td></td></tr></tbody></table>

microbead implantation im zebrafischembryo

Microbead Implantation in the Zebrafish Embryo

Der Zebrafisch wurde als wertvolle genetische Modellsystem für die Untersuchung der Entwicklungsbiologie und Krankheit entstanden. Zebrabärbling teilen einen hohen Grad an genomischer Erhaltung sowie Ähnlichkeiten in zellulären, molekularen und physiologischen Prozessen, mit anderen Wirbeltieren einschließlich des Menschen. Während der frühen Ontogenese sind Zebrafischembryonen optisch transparent, so dass die Forscher die Dynamik der Organogenese mit einem einfachen Stereomikroskop sichtbar zu machen. Microbead Implantation ist eine Methode, die Gewebemanipulation durch die Veränderung der Faktoren in lokalen Umgebungen ermöglicht. Dies ermöglicht es den Forschern, die Auswirkungen von einer beliebigen Anzahl von Signalmolekülen von Interesse, wie zum Beispiel sezerniert Peptide, in bestimmten räumlichen und zeitlichen Punkte innerhalb des sich entwickelnden Embryos zu testen. Hier haben wir ausführlich ein Protokoll für die, wie man während der frühen Zebrafischentwicklung manipulieren und Implantat-Perlen.

Verschiedene Arten von Bearbeitungswerkzeuge eignen sich zur Handhabung von Mikrokügelchen während der Forschungsanwendungen (Abbildung 1). Darüber hinaus kann eine einfache Agarose-Form mit kleinen Brunnen genutzt werden, um die Zebrafischembryo, die lebenswichtig, diese Experimente in einem rechtzeitig und effizient (Abbildung 1) durchzuführen ist, zu halten. Die Implantation einer Mikroperle kann die räumliche und zeitliche Position der Bühne von Interesse, dass die Forscher ein bestimmtes Fenster der Aktion für das Molekül von Interesse eingrenzen können durchgeführt werden. Hier wurden einzelne Mikrokügelchen in Zebrafischembryonen im Schwanzknospenstadium oder zu späteren Zeitpunkten während Somitogenese Stufen (Abbildung 3) implantiert. Zwei unterschiedliche Größe Microbeads mit Ringer-Lösung allein gespült wurden in diesem Protokoll Demonstration (3A, 3B und 3C) eingesetzt. Diese Mikrokügelchen Implantation in Abwesenheit eines konjugiertenkleinen Molekülen zeigt, dass Perle Implantation kann ohne grobe morphologische Effekte während die richtige Entwicklung des Zebrafischembryo (Abbildung 4) erzielt werden. Der Experimentator kann Schwierigkeiten mit dem Manövrieren des Mikrokügelchen in das Einstichloch durch eine Wolfram-Nadel oben auf den Embryo gemacht begegnen. Um eine bessere Handhabung der Mikroperle einmal auf den Embryo durch die Mikronadel platziert zu erreichen, kann ein Haar / Wimpern Werkzeug verwendet werden. Dies kann mit natürlich vergossen felinen oder caninen Whisker in Handarbeit gemacht werden, obwohl auch andere natürliche oder synthetische Peitsche Filamente können verwendet werden (Abbildung 1). Ein sanfter Druck auf den Mikrokügelchen entweder mit dem Wolfram-Nadel oder der Whisker-Tool sollte sehen, die Mikrokügelchen in der Ringerlösung der Form sinken. Sobald die Mikrokügelchen in die Form versenkt es sollte große Abstände gegebenenfalls verschoben mit der Wolframnadel und einmal oberhalb des Embryos die Nadel oder Whisker Werkzeug zu positio verwendet werdenn die Mikrokügelchen in den Embryo. Der Erfolg des Mikrokügelchens Implantation kann unmittelbar durch Visualisierung auf einem Stereomikroskop gemessen werden, da die Sicke wird stabil in dem Gewebe positioniert bleiben. Zu Wulst Position im Laufe der Zeit zu bewerten, kann jede Embryo Probe durch Live-Zeitverlauf Fotografie abgebildet oder überprüft in regelmäßigen Abständen (wie in Abbildung 4 dargestellt), um sicherzustellen, dass der Wulst Lage hat sich nicht über die Dauer des Experiments durch körpereigenes Gewebe verschoben werden Morphogenese. Verständnis der Position der Wulst über die Zeit ist für die meisten informiert Interpretation der Ergebnisse, wie die Bewertung der Wirkung eines kleinen Moleküls an ein Zielgewebe oder Entwicklungsprozesses. Die Verwendung dieser oben genannten Schritte wird eine ideale Umgebung für die Mikrokügelchen in den Zebrafischembryos zu einem gewünschten Zeitpunkt und Stellung einzubetten. Nach unserer Erfahrung Anfänger dieser Mikrokügelchen Implantation Protokoll typischerweise gewann die Fähigkeit newendig, um konsistente chirurgischen Implantation von Mikroperlen in das Zebrafischembryo nach ca. einer Woche der Praxis durchzuführen. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/52943/52943fig1.jpg" /> Abbildung 1. Werkzeuge verwendet werden, um Mikrokügelchen Implantation durchzuführen. (A) Die Wulst Implantation Fach (links, 15 cm Durchmesser) mit Embryo Formen (links) und eine Mikroperle Inkubationswanne (rechts, 6 cm Durchmesser). Diese Arbeitsschale ermöglicht die Forscher, um die Embryonen in die gewünschte Ausrichtung für Mikrokügelchen Implantation zu stellen und die vorbereiteten Mikroperlen zur Implantation in unmittelbarer Nähe an der Mikroskopstation haben. Mikrokugeln sollten in kleinen Molekül (en) und / oder Fahrzeug inkubiert werden und dann, bevor sie in die Wulst Implantation Fach, das unter dem Mikroskop Station positioniert ist in einem separaten Mikrokügelchen Platte (rechts) gespült. (B) Zwei Paare von feinen Pinzette wird verwendet, um die chori entfernenauf um jede Zebrafischembryo und auch, um das Ende der Mikrokapillare Nadel abbrechen. (C) Ein Wolfram-Nadel verwendet werden, um eine sehr feine Punktion in dem Zebrafischembryo, in dem die Mikrokügelchen positioniert werden. (D) Die Mikrokapillare Transferpipette wird verwendet, zu erlernen und zu positionieren, ein Mikrokügelchen auf der Oberseite des Zebrafischembryo in der Nähe der Stelle der Punktion werden. (E) Die Whisker / Wimpern Tool wird die schonende Positionierung der Mikrokügelchen in die Einschnittstelle innerhalb des Embryos, die zuvor von der Wolfram-Nadel gemacht wurde zu ermöglichen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52943/52943fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/52943/52943fig2.jpg" /> Abbildung 2. Schematische Darstellung der Mikrokügelchen Implantationsverfahren. (A) Ein Mikrokügelchen Implantation Tablett mit Mikroperlen soaking in der gewünschten Waschlösung wird unter einem Stereomikroskop Station gesetzt, und die Embryonen mit Gewebe nach oben positioniert. (B) Unter Verwendung einer Wolframnadel kann eine kleine Inzision in den Embryo mit einem leichten doch kraft Bewegung möglich. (C) Unter Verwendung einer Mikrokapillare Transferpipette kann die gewünschte Mikrokügelchen aus dem Mikrokügelchen Inkubationskammer in der Schale, auf der rechten Seite ausgewählt werden, und auf der linken Kammer, wo der Embryo Arbeitsbereich befindet gebracht. Die Mikrokügelchen sollten in der Nähe der Stelle des Einschnitts hinterlegt, dann vorsichtig in die Einschnittstelle durch die Wolfram Nadel mit der Whisker / Wimpern Werkzeug gemacht positioniert. Sobald ein Mikrokügelchen in die Einschnittstelle manövriert, sollte es in das Gewebe (weg vom Einschnitt) gesteckt, um die Mikrokügelchen stabil positionieren und anschließender Bewegung aus dem Embryo als Entwicklung geht weiter zu verhindern. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52943/52943fig2large.jpg" target="_blank">P</a>mieten klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52943/52943fig3.jpg" /> Abbildung 3. Mikroperlen können in Embryonen in verschiedenen Entwicklungsstadien implantiert werden. (A) Zebrafischembryos wurden mit einem Mikrokügelchen (Durchmesser von ca. 50 um) in den Kofferraum an der Schwanzknospenstadium implantiert. Wenn an der 24 h nach der Sicke Implantat (HPBI) untersucht, hatten die Embryonen normal entwickelt und die Mikrokügelchen zeigten minimale Bewegung während des Durchgangs der Entwicklungszeit. (B) Zebrabärblingembryonen implantiert mit Mikrokügelchen (mit einem Durchmesser von etwa 50 um) in den Dottersack an der 3 Somitenstufe (ss) angezeigt normalen Entwicklung mit relativ geringfügigen Wulst Bewegung über die Zeit. (C) größer Mikroperlen (Durchmesser von ca. 70 &amp; mgr; m) wurden in den 7 ss Embryos implantiert ähnlich zeigten normale spätere Entwicklung sowie minimal, wenn eine Bewegung von der Implantationsstelle. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52943/52943fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/52943/52943fig4.jpg" /> Abbildung 4. Gross Entwicklung des Zebrafischembryo ist ungestörten durch die Anwesenheit eines Mikrokügelchen durch 72 HPBI. Zebrabärblingembryonen wurden mit Mikroperlen in Ringer-Lösung eingetaucht (mit einem Durchmesser von etwa 50 &amp; mgr; m) an der 7-Somitenstufe (ss) implantiert. Jeder Mikrokügelchen wurde chirurgisch in den Kofferraum zwischen den Somiten 3 und 4 eingesetzt ist, die Anwesenheit der Raupe wurde nicht mit offenen Entwicklungsstörungen bei 24 Stunden nach der Wulst-Implantat (HPBI), 48 HPBI oder 72 HPBI verbunden sind. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52943/52943fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um einen Blick Größere Version der Figur.</a>

Der Zebrafisch ist ein hervorragendes Modellsystem für genetische und Entwicklungsstudien. Die Bead-Implantation ist eine wertvolle Gewebemanipulationstechnik, die verwendet werden kann, um Entwicklungsmechanismen zu untersuchen, indem Veränderungen in der lokalen zellulären Umgebung eingeführt werden. Dieses Protokoll beschreibt, wie die Implantation von Mikrokügelchen im Zebrafischembryo durchgeführt wird.

Microbead Implantation im Zebrafischembryo

The zebrafish has emerged as a valuable genetic model system for the study of developmental biology and disease. Zebrafish share a high degree of genomic ...

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, mithilfe der Implantation von Mikroperlen gezielte Veränderungen im lokalen Gewebemilieu zu bestimmten räumlichen und zeitlichen Zeitpunkten während der Embryogenese von Zebrafischen herbeizuführen. Dies wird erreicht, indem zunächst eine Implantationsschale für die Perlen vorbereitet wird, um ein präzises Handhaben und Einbringen der Mikroperlen zu ermöglichen. Als zweiter Schritt werden die Zebrafischeier bis zum gewünschten Entwicklungsstadium inkubiert.Die Mikroperlen werden anschließend in den geeigneten experimentellen Lösungen vorbereitet und vorsichtig an die gewünschte Position innerhalb des Embryos übertragen. Letztendlich kann die Implantation von Mikroperlen durchgeführt werden, ohne die normale Entwicklung von Zebrabärblingen zu stören, wodurch die Wirkung der Moleküle von Interesse auf die Embryogenese des Zebrabärblings bewertet werden kann. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen des Fachgebiets der Entwicklungsbiologie zu beantworten, beispielsweise wie unterschiedliche Moleküle den Prozess der Organogenese beeinflussen.Im Allgemeinen haben Personen, die neu in dieser Methode sind, Schwierigkeiten, da es Übung erfordert, um geschickt im Umgang mit den Mikroperlen zu werden. Um das Implantatetablett für Mikroperlen vorzubereiten, erwärmen Sie zunächst frisch hergestellte 2%aro-Lösung 90 Sekunden lang. Dabei wird in einem 250-Milliliter-Erlenmeyerkolben alle 30 Sekunden geschwenkt, um zu verhindern, dass das Gel überkocht.Als Nächstes wird der Deckel einer 60 × 15 mm großen Petrischale mit der Innenseite nach oben in eine 150 × 15 mm große Schale gelegt. Danach wird der Deckel der kleineren Petrischale mit einem Zeigefinger fixiert. Anschließend wird das heiße Agarose-Gel in die größere Schale gegossen.Lassen Sie eine dünne Agarose-Schicht unter dem kleineren Deckel entstehen, um die Bildung von Kondensat zu verhindern und die Perlen unter dem Mikroskop besser sichtbar zu machen, während die Agarose abkühlt. Bevor sie jedoch erstarrt, kippen Sie langsam eine Vertiefungsform auf die Oberseite des Gels, um eine einfachere Platzierung der Embryonen zu ermöglichen. Sobald das Gel erstarrt ist, entfernen Sie vorsichtig die Vertiefungsform mit einem Mikrospatel. Geben Sie dann die Lösung E drei auf die Petrischale und lagern Sie sie bei vier Grad Celsius. Um die Zebrafisch-Embryonen zu gewinnen, füllen Sie eine Paarkammer mit Systemwasser. Stellen Sie dann einen Trennsteg in die Mitte der Kammer und geben Sie erwachsene männliche und weibliche Zebrafische auf die entsprechenden Seiten der Kammer.Am nächsten Morgen sammeln Sie die befruchteten Eier mithilfe eines feinen Siebs aus Metalldraht. Drehen Sie das Sieb in einer sauberen 10 cm großen Petrischale um und spülen Sie das Netz mit einem feinen Strahl von E3, bis keine Eier mehr im Sieb sind und sich etwa 25 Milliliter E3-Lösung in der Schale befinden. Anschließend verteilen Sie die Eier auf mehrere Schalen mit jeweils 50 bis 60 Eiern pro Schale, um eine Überbelegung zu vermeiden, und inkubieren die Eier in E3-Lösung bei 28,5 Grad Celsius. Vor der Implantation der Mikroperlen inkubieren Sie sie für den geeigneten Zeitraum in dem entsprechenden Volumen des Testmoleküls der interessierenden Substanz oder des Kontrollansatzes.Dann, wenn die Embryonen den gewünschten Entwicklungszeitpunkt erreicht haben, entfernen Sie mit feinen Pinzetten deren Kons und inkubieren die Zebrabärte in gefilterter Ringer-Lösung, die mit Antibiotika ergänzt wurde, während die Embryonen sich 10 Minuten lang akklimatisieren. Überführen Sie die Mikroperlen in die zuvor vorbereitete Mikroperlenplatte, die sich in der Implantationsschale befindet, und spülen Sie die Perlen und die Ringer-Lösung 10 Minuten lang aus.Innerhalb von 50 Minuten nach dem Waschen der Perlen, das Array einzeln innerhalb der Vertiefung des Implantationsträgers, sodass der Bereich für die Mikroperlen-Implantation zugänglich ist. Mit einer Wolframnadel einen kleinen Einschnitt am Embryo vornehmen, dann den Kolben einer Mikrokapillar-Transferpipette zusammendrücken, um vorsichtig eine Mikroperle in die Kapillarsäule zu ziehen, und anschließend den Druck lösen, um die Mikroperle in den Implantationsträger abzugeben, wodurch die Handhabung der Mikroperle erleichtert wird. Die Perle vorsichtig eindrücken, damit sie in die Ringer-Lösung innerhalb der Form eintaucht.Verwenden Sie dann die Mikronadel, um die Mikrokügelchen auf den Embryo und in den Einschnitt zu bewegen. Schließlich benutzen Sie das Haar-Werkzeug, um die Mikrokügelchen von der Einschnittstelle wegzubewegen, damit die Kugel beim Heilungsprozess nicht ausgestoßen wird. Der Erfolg der Mikrokügelchen-Implantation kann anschließend unmittelbar am Stereomikroskop beurteilt werden, da die Kugel stabil in dem Gewebe verbleibt.In diesem Experiment wurden einzelne Mikroperlen zweier unterschiedlicher Größen, die lediglich mit Ringer-Lösung gespült wurden, in Zebrafischembryonen im Schwanzknospen-Stadium oder zu späteren Zeitpunkten während einiger Myogenese-Phasen implantiert, um sicherzustellen, dass die Perlenposition aufgrund endogener Gewebemorphogenese während der gesamten Versuchsdauer nicht verschoben wurde. Die Embryonenproben können mittels Zeitrafferaufnahmen visualisiert oder in regelmäßigen Abständen überprüft werden, wie die Bilder die Implantation der Mikroperlen veranschaulichen. In Abwesenheit jeglicher konjugierter Moleküle können kleine Moleküle erreicht werden, ohne grobe morphologische Effekte während der normalen Entwicklung hervorzurufen, die der SPR-Fischembryo zeigt.Nach diesem Verfahren können andere Methoden wie Whole Mount Institute hyper durchgeführt werden, um zu untersuchen, wie das Mikroperle die Genexpression beeinflusst. Insgesamt ist das Verständnis der Position der Perle über die Zeit hinweg entscheidend für die Interpretation der Ergebnisse, beispielsweise bei der Bewertung der Wirkungen eines kleinen Moleküls auf ein Zielgewebe oder einen Entwicklungsprozess.

microbead-implantation-in-the-zebrafish-embryo

Research

Forschung

JoVE Journal

Developmental Biology

Entwicklungsbiologie

In diesem Video zeigen wir eine Methode, mit der sich entwickelnden Gehirn Wirbeltiere in Live Zebrafischembryonen bei einzelnen Zelle Auflösung durch konfokale Mikroskopie zu analysieren. Dazu gehört auch die Methode, mit der wir spritzen die Single-Cell-Zebrafischembryo und anschließend montieren und Bild das sich entwickelnde Gehirn.

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