Este protocolo describe un enfoque de ablación con láser de dos fotones llevado a cabo en larvas de pez cebra, que sirve como modelo para estudiar la regeneración ósea y los efectos de la respuesta inmune a la ablación.
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Artículo de método
Este protocolo describe un enfoque de ablación con láser de dos fotones llevado a cabo en larvas de pez cebra, que sirve como modelo para estudiar la regeneración ósea y los efectos de la respuesta inmune a la ablación.
El pez cebra (Danio rerio) tiene una capacidad sobresaliente para regenerar diferentes órganos y apéndices. La regeneración ósea en el pez cebra se ha estudiado utilizando diferentes métodos, como la amputación de aletas, el desplume de escamas, la trepanación del cráneo y los enfoques microscópicos. Utilizando una configuración de escaneo láser confocal equipada con un láser de dos fotones, se desarrolló un método de ablación láser como paradigma de lesión para extirpar células formadoras de hueso (osteoblastos) en el opérculo en desarrollo de larvas de pez cebra. El método descrito aquí permite la ablación de células de manera precisa, ya que el área, la forma y la profundidad se pueden ajustar con precisión. Además, este método permite obtener imágenes de la zona antes y justo después de la ablación, de modo que se pueden analizar los efectos a corto plazo de la lesión. En este montaje experimental, se estudió la respuesta inmunitaria tras la ablación de osteoblastos en la zona lesionada. Se observó un aumento en el reclutamiento de macrófagos después de la ablación, lo que indica la relevancia de su presencia durante la regeneración ósea.
El pez cebra regenera diversos órganos como la retina, el cerebro, el corazón y el páncreas. Además, el pez cebra regenera elementos esqueléticos, por lo que se ha utilizado para estudiar la regeneración de aletas, escamas y calvarias (casquetes craneales)2. Se han utilizado diferentes paradigmas experimentales para estudiar la regeneración tisular y ósea, como la resección (amputación) de aletas, la fractura de aletas, la trepanación de cráneo 3,4, la criolesión 5,6 o la ablación genética 7,8,9. Recientemente, los enfoques de ablación láser han sido ampliamente utilizados en el pez cebra para estudiar la respuesta de curación y regeneración después de una lesión 10,11,12,13,14.
La ablación mediada por láser se ha utilizado en diferentes áreas de la investigación biológica, como la mecanobiología, la biología del desarrollo, la investigación de la regeneración y la cirugía tumoral 10,11,12,15,16,17,18,19. Existen varias metodologías de ablación láser, como el uso de láseres YAG (itrio y aluminio, granate), UV (ultravioleta) o 2p (dos fotones)20. La ablación láser permite la extirpación de células individuales o de grandes porciones de tejidos de una manera muy precisa, permitiendo el estudio de diferentes procesos, como la respuesta del sistema inmune a la ablación tumoral21 o durante la regeneración del opérculo del pez cebra. En este último ejemplo, la ablación se confirmó por la desaparición de la señal de fluoróforo nuclear y citoplasmático y la tinción de necrosis10,22.
Es bien sabido que la respuesta inmune innata y su cinética regulada son esenciales para una adecuada regeneración de los tejidos. Los neutrófilos y los macrófagos son las primeras células en ser reclutadas para el sitio de la lesión, donde desempeñan diferentes funciones, como la liberación de citocinas y factores de crecimiento, la eliminación de desechos celulares y la remodelación de la matriz extracelular23. Este reclutamiento y posterior funcionalización de macrófagos también se ha observado en las aletas de pez cebraamputadas 24 y en el opérculo en desarrollo, que fue sometido a una "nanodisección" láser que condujo a la ablación osteoblástica10. En este último experimento, se observó la recuperación del número de osteoblastos, el desarrollo normal del opérculo y el reclutamiento de células inmunitarias innatas (neutrófilos, macrófagos y células similares a los osteoclastos) en el área lesionada después de la ablación mediada por láser UV y láser de dos fotones10. Los experimentos en pez cebra en los que el sistema inmune fue suprimido farmacológicamente mediante el uso de glucocorticoides mostraron un deterioro de la regeneración ante una inmunidad mal regulada, apoyando el papel funcional del sistema inmune en la reparación de tejidos 3,10,25,26.
Aquí, se describe una metodología de ablación mediada por láser de dos fotones para estudiar la biología de la regeneración ósea en huesos de pez cebra en desarrollo. En particular, el efecto del abordaje de la ablación osteoblástica en el opérculo se muestra en términos de la respuesta inmunitaria, que se investiga mediante el seguimiento del reclutamiento de macrófagos en el sitio de ablación.
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El protocolo de estudio recibió la aprobación de la Landesdirektion Sachsen, permisos números 25-5131/564/2, DD25-5131/450/4, 25-5131/496/56, DD25.1-5131/354/87. Las cepas de pez cebra utilizadas se mantuvieron de acuerdo con la legislación nacional y en condiciones estandarizadas como se describió anteriormente27,28. Los detalles de todos los reactivos y el equipo utilizado en el estudio se enumeran en la Tabla de Materiales.
1. Preparación de materiales y soluciones
2. Cría y recolección de embriones de pez cebra
NOTA: Aquí se utilizaron larvas dobles de pez cebra transgénicas que informaron la presencia de osteoblastos comprometidos [osterix:nGFP = Tg(Ola.Sp7:NLS-GFP)zf132]29 y macrófagos [mpeg:mCherry = Tg(mpeg:mCherry)gl23]30 (Figura 1A).
3. Incrustación de larvas en agarosa de bajo punto de fusión

Figura 1: Representación esquemática del procedimiento de incrustación. (A) Tg(osterix:nGFP) transgénico doble; Se utilizaron larvas de pez cebra con osteoblastos operculares marcados en verde y macrófagos marcados en rojo. (B) El flujo de trabajo del procedimiento de incrustación, como se describe en el paso 3 del protocolo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
4. Imagen in vivo de las larvas y ablación con láser
5. Recuperación de larvas e imágenes para monitorear el reclutamiento de células inmunitarias
6. Análisis de imágenes y análisis estadístico
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La ablación con láser se realizó como se indica en el protocolo anterior. La señal GFP de los osteoblastos en el área ablacionada desapareció instantáneamente después de la ablación. Para estudiar la respuesta de la ablación osteoblástica en términos de respuesta inmune, se visualizó la presencia de macrófagos en larvas de 6 dpf antes y a 6 hpl. Antes de la ablación, se observaron muy pocos macrófagos en el área del opérculo10 (Figura 2). A 6 hpl, se detectó una fuert...
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La ablación láser se ha aplicado en diversas disciplinas de la investigación biológica. En particular, ha sido útil como método para estudiar la regeneración de tejidos 10,11,12. Por ejemplo, el reclutamiento y los cambios fenotípicos de las células inmunitarias innatas se analizaron recientemente a lo largo del tiempo utilizando ensayos de ablación con láser UV o láser de dos fotones, junto con...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG) Transregio 67 (proyecto 387653785), la DFG SPP 2084 μBone (proyecto KN 1102/2-1) a FK. Este trabajo contó con el apoyo de la Instalación de Microscopía Óptica (proyecto DFG 413875620), una instalación central de la Plataforma Tecnológica CMCB de la Universidad Técnica de Dresde. Las obras de la Universidad Técnica de Dresde se cofinanciaron con ingresos fiscales basados en el presupuesto acordado por el Parlamento sajón (en lo sucesivo, «Landtag»).
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Cloruro de calcio dihidratado, CaCl2· H2O | Carl Roth | 5239.1 | |
| Placa de cultivo celular, PS, 100/20 mm | Greiner Bio-one | 664160 | |
| Dumont #55 Foceps | FST | 11295-51 Forma de | punta recta, 11 cm, 0,05 x 0,02 mm |
| Placa Falcon de 6 pocillos | Corning | ||
| Plato de micropocillos con fondo de vidrio | MatTek | P35G-1.5-14-C | Plato de 35 mm, cubreobjetos n.º 1,5, diámetro de vidrio de 14 mm, |
| láser multifotónico Insight X3 | Spectra-Physics | ||
| Leica Application Suite | LAS X, Leica Microsystems | ||
| Agarosa de bajo punto de fusión | Biozyme | 840101 | Biozym Placa Agarosa |
| Sulfato de magnesio heptahidratado, MgSO4· 7H2O | Sigma-Aldrich | M5921 | |
| Jaulas de | de muchas variedades, p. ej. Tecniplast | ||
| Methyleneblue | Carl Roth | A514.1 | |
| MS-222 | SIGMA Aldrich | A5040 | |
| Cloruro de potasio, KCl | PanReac AppliChem 131494 | Cloruro | |
| de sodio, NaCl | Carl Roth | 3957.1 | |
| SP8 HALCÓN | Leica Microsystems | Equipado con un láser multifotónico Insight X3 y el software Leica Application Suite | |
| Aguja de disección de acero inoxidable | Bochem | 12010 | 140 mm |
| SZX16 | Olympus | Equipado con una base de iluminación LED SZX2-ILLTQ | |
| Armarios termostáticos TS - WTW | xilema | TS 608/2-i | Para incubación (embrión) |
| Transferencia pipeta, 3,5 mL | SARSTEDT | 861171 | 155 x 15 mm, LD-PE, transparente |
| Zeiss SteREO Discovery.V12 versión 4.7.1.0. | Zeiss | equipado con cámara Axiocam MRm y software AxioVision |
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