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El pez cebra es un excelente modelo para el estudio del desarrollo de lentes y la fisiología debido a las similitudes anatómicas con las lentes de mamíferos, la relativa facilidad de manipulación genética y farmacológica, la velocidad del desarrollo embrionario de los ojos, el tamaño pequeño y la transparencia en etapas tempranas que permiten la creación de imágenes in vivo . Los métodos descritos aquí se desarrollaron para analizar la morfología de las lentes de pez cebra en etapas embrionarias y adultas con un enfoque en la integridad sutural, la morfología de la membrana cortical in vitro e in vivo, y la ubicación de la posición nuclear de la lente a lo largo del eje anterior-posterior ex vivo. Estos métodos sirven como punto de partida para estudios funcionales de desarrollo de lentes y fisiología, así como pantallas genéticas inversas para fenotipos de lentes en pez cebra.
Morfología de lente de pez cebra de imagen
Aquaporin 0 (AQP0) es la proteína de membrana de lente más abundante y es fundamental para el desarrollo de lentes y la claridad, debido a múltiples funciones esenciales en los mamíferos. El pez cebra tiene dos Aqp0s (Aqp0a y Aqp0b) y hemos desarrollado métodos para analizar la pérdida de sus funciones tanto en lentes embrionarias como adultas. Nuestros estudios revelan que aqp0a-/-los mutantes desarrollan opacidad polar anterior debido a la inestabilidad de la sutura anterior, y los mutantes dobles aqp0a/b desarrollan opacidad nuclear1. Se ha demostrado que AQP0 juega papeles en el transporte de agua2, la adherencia3,4, el anclaje citoesquelético5 y la generación del índice de refracción gradiente6, pero estos estudios se han realizado en gran parte en Vitro. El pez cebra proporciona una oportunidad única para estudiar cómo la pérdida de la función, o la función perturbada de Aqp0a o Aqp0b afectaría la morfología y la función en un lente vivo. Para evaluar la morfología de las células de los lentes y la integridad sutural durante el desarrollo, modificamos los métodos inmunohistoquímicos in vitro existentes7 para su uso en lentes embrionarias y adultas, y generamos transgénicos para monitorear este proceso in vivo .
El análisis inmunohistoquímico de la estructura de la membrana plasmática y la integridad sutural se realizó en embriones fijos enteros y lentes para adultos. Las lentes de pez cebra son extremadamente pequeñas (el diámetro de la lente es de ~ 100 μm en embriones y hasta 1 mm en adultos) en comparación con sus homólogos de mamíferos y tienen suturas puntuales8, que se capturan con poca frecuencia en las criáreas. Por lo tanto, las lentes enteras son esenciales para analizar la integridad sutural. Para el análisis in vivo de la formación de sutura anterior, y la creación de imágenes de la arquitectura precisa de células de lentes, generamos transgénicos expresando Mapple específicamente las membranas de los lentes.
Las ventajas de la imagen en vivo de transgénicos de membrana de lente incluyen: 1) evitar artefactos de fijación, 2) estudiar cambios morfológicos dinámicos en películas de lapso de tiempo, y 3) permitir estudios longitudinales en los que los eventos anteriores pueden correlacionarse con más adelante Fenotipos. La pigmentación del iris normalmente previene imágenes claras de la periferia de la lente. La adición de 1-fenil 2-tiourea (PTU) antes de la fase9 de primordia-5 (Prim-5) previene la melanogénesis y la pigmentación ocular hasta alrededor de 4 días de postfertilización (DPF). Sin embargo, después de 4 DPF, la periferia de la lente está oscurecida in vivo, particularmente en las etapas más antiguas. Además, la densidad de la lente en sí oscurece la imagen de su polo posterior. Por lo tanto, para estudiar la morfología de la periferia de la lente, o la sutura posterior, después de 4 DPF, las lentes deben ser extirpado y fijas.
Se han utilizado líneas de pez pez cebra transgénicos para analizar la estructura de la membrana de la lente embrionaria in vivo10. El Q01 transgénico expresa una proteína fluorescente cian fusionada a una secuencia de objetivo de membrana, Gap43, impulsada por el promotor EF1α y un hexámero del elemento DF4 PAX6 Enhancer ubiadamente en las células de fibra de lente11. El Q01 tiene una expresión extra-lenticular, incluyendo células amacrinas en la retina, que añade señal de fondo si el interés principal es la lente. Desarrollamos una novedosa línea transgénica que expresa un mApple de membrana atada específicamente en la lente, con el objetivo de evitar cualquier señal extra-lenticular.
Localización del núcleo de la lente
Descubrimos que el núcleo de la lente se mueve desde una ubicación anterior inicial en el pez cebra de la larval hasta una ubicación central en el eje anterior-posterior en lentes adultas. Este cambio en la posición del núcleo del objetivo de alto índice de refracción se cree que es un requisito para el desarrollo normal de la óptica de la lente de pez cebra1. Nuestros métodos permiten la cuantificación de la centralización nuclear de la lente en relación con el radio de la lente. Usando este método, mostramos que Aqp0a es necesario para la centralización nuclear de la lente1, y este método simple se puede aplicar a otros estudios del desarrollo y la fisiología de la lente y sus propiedades ópticas en el modelo de pez cebra.