Small Molecule Screening and Toxicity Testing in Early-stage Zebrafish Larvae

Margherita Muscat; Sherif Suleiman; Melissa M. Formosa

doi:10.3791/67759

Screening kleiner Moleküle und Toxizitätstests an Zebrafischlarven im Frühstadium

JoVE Journal
Biology
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Small Molecule Screening and Toxicity Testing in Early-stage Zebrafish Larvae

Screening kleiner Moleküle und Toxizitätstests an Zebrafischlarven im Frühstadium

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02:52 min

March 7, 2025

DOI: 10.3791/67759-v

Margherita Muscat¹, Sherif Suleiman^2,3, Melissa M. Formosa^1,3

¹Department of Applied Biomedical Science, Faculty of Health Sciences,University of Malta, ²Department of Anatomy, Faculty of Medicine and Surgery,University of Malta, ³Centre for Molecular Medicine and Biobanking,University of Malta

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study outlines a protocol for drug screening in zebrafish larvae, aged 3-7 days post fertilization, focusing on morphological assessments following drug exposure. The aim is to analyze various phenotypic outcomes resulting from different chemical treatments.

Key Study Components

Research Area

Drug screening
Developmental biology
Zebrafish as model organisms

Background

Zebrafish larvae are valuable for assessing developmental effects of drugs.
Morphological assessment provides insights into drug-induced phenotypes.
Understanding these effects can aid in toxicity screening and pharmacological research.

Methods Used

Drug exposure in a controlled environment.
Zebrafish larvae as biological system.
Morphological scoring using a stereo light microscope.

Main Results

Diverse phenotypes observed after drug exposure, including normal morphology, mild to severe pericardial edema, and developmental delays.
Specific abnormalities like swim bladder absence and altered fin morphology were recorded.
Demonstrated the impact of chemical treatments on zebrafish development.

Conclusions

This research illustrates the use of zebrafish for assessing drug effects on development.
The findings contribute to understanding chemical toxicity and its implications in biological research.

Frequently Asked Questions

What is the purpose of using zebrafish in drug screening?

Zebrafish are used because their transparent embryos allow for easy observation of morphological development and responses to chemicals.

What types of abnormalities can be identified using this protocol?

Abnormalities such as pericardial edema, delayed development, and fin malformations can be observed and quantified.

How long after fertilization are the zebrafish larvae screened?

The larvae are typically screened at 3-7 days post fertilization.

What method is used to score the morphology of the larvae?

Morphological scoring is performed using a binary method, assessing the presence or absence of abnormalities.

What conditions are required for incubating zebrafish larvae during the experiment?

The larvae should be incubated at 28.5 degrees Celsius under a 14 hour light and 10 hour dark cycle.

What is the significance of this drug screening protocol?

It provides a framework for evaluating drug toxicity and developmental impacts, crucial for pharmacological and developmental biology studies.

Dieses Protokoll beschreibt ein Wirkstoffscreening-Verfahren bei Zebrafischlarven 3-7 Tage nach der Befruchtung, gefolgt von einer morphologischen Beurteilung.

Sammeln Sie zunächst drei Tage nach der Befruchtung Zebrafischembryonen im Frühstadium in einer Petrischale. Mit einer 1000-Mikroliter-Mikropipette, die auf ein Volumen von 100 Mikrolitern eingestellt ist, übertragen Sie einen gesund aussehenden geschlüpften Embryo in jede Vertiefung einer 96-Well-Platte. Pipettieren Sie nun die erforderliche Menge der Testchemikalie in jede Vertiefung einer 12-Well-Platte.

Stellen Sie dann das Gesamtvolumen mit E3-Medium auf 2,4 Milliliter ein. Bereiten Sie die Fahrzeugsteuerung entsprechend dem Lösungsmittel vor, das zum Auflösen der Stammprüfchemikalie verwendet wird. Entfernen Sie mit einer 200-Mikroliter-Pipette alle vorhandenen E3-Lösungen aus jeder Vertiefung der 96-Well-Platte.

Verwenden Sie eine Achtkanal-Mikropipette, um sie durch 100 Mikroliter des vorbereiteten Prüfmediums für jede Konzentration zu ersetzen. Es ist darauf zu achten, dass insgesamt 24 Larven pro Konzentration getestet werden. Verwenden Sie nach 24 Stunden ein Stereolichtmikroskop, um eine morphologische Bewertung durchzuführen.

Bewerten Sie die Morphologie mit einer binären Methode, wobei nicht vorhanden auf eine normale Morphologie und vorhanden auf eine morphologische Anomalie hinweist. Wenn das Ritzen abgeschlossen ist, entfernen Sie 50 Mikroliter des Mediums aus jeder Vertiefung. Ersetzen Sie es durch 50 Mikroliter frisch zubereitetes Prüfmedium.

Entfernen und erfassen Sie alle toten Larven und inkubieren Sie die Larven bei 28,5 Grad Celsius mit einem 14-stündigen Licht- und 10-stündigen Dunkelzyklus. Zebrafische zeigten fünf Tage nach der Befruchtung nach zweitägiger Medikamentenexposition unterschiedliche Phänotypen. Nicht betroffene Zebrafische wurden normal beobachtet, während bei einigen Fischen ein leichtes Perikardödem auftrat.

Bei anderen wurde ein schweres Perikardödem, begleitet von Dotterblutungen und Dotterausdehnung, festgestellt. Eine verzögerte Entwicklung mit reduzierter Pigmentierung, Schwimmblase und Gesamtlänge wurde ebenfalls beobachtet. Weitere Phänotypen waren Zebrafische mit geschwollenem Eigelb und geknickter Schwanzflosse, fehlender Schwanzflosse und gekrümmter Chord.

In schweren Fällen kam es zu einer Verkürzung und zum Tod mit Nekrose.