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$$\longrightharp{xx}$$,
Ici, nous décrivons l'application pratique du pipeline pour la quantitation d'image et le génotypage des embryons tel qu'il est publié ailleurs3. Le flux de travail de la méthode est indiqué dans la figure 1. Pour illustrer comment utiliser cette méthode, ISH a été réalisé pour dnmt3bb.1 dans 33 embryons de hpf à partir d'un runx1W84X /22 incross (Figure 2). 130 embryons ont été photographiés en utilisant les mêmes conditions d'illumination que celles décrites dans le protocole et les étiquetant avec un numéro unique. Après la formation image, chaque embryon a été transféré à un tube de PCR pour le génotypage. À ce stade, l'analyse d'image a été effectuée pour attribuer une valeur d'intensité de pixel à chaque image. Le génotype a ensuite été affecté à son image correspondante et les valeurs d'intensité des pixels regroupées en fonction de leur génotype pour l'analyse statistique. Une diminution de l'expression dnmt3bb.1 a été détectée chez les mutants runx1W84X/W84X (Figure 2A,B)3, en accord avec les observations précédentes5. Fait intéressant, les embryons d'hétérozygote runx1W84X/MD n'ont montré aucune différence significative dans l'expression dnmt3bb.1 (Figure 2A,B) par rapport à ses frères et sœurs de type sauvage, ce qui suggère qu'une copie de Runx1 est suffisante pour maintenir l'expression dnmt3bb.1 à des niveaux appropriés.
Beaucoup de mutants de poisson zèbre ne montrent pas un phénotype embryonnaire qui peut autrement être détecté en utilisant d'autres technologies de perte de fonction comme les oligonucléotides morpholino (MO). Cet écart peut être attribué à un certain nombre de causes, y compris les effets hors cible, la compensation des protéines maternelles, un allèle hypomorphe23 ou le phénomène récemment découvert de compensation génétique24,25,26,27. Dans cet exemple, nous avons demandé si l'expression runx1 a été réduite ou perdue dans les mutants lmo4auob100 depuis que les données précédemment publiées à l'aide d'un MO lmo4a suggéré que runx1 est diminué dans les morphants lmo4a 28. Ici, l'analyse n'a révélé aucune différence significative dans l'expression runx1 entre le type sauvage et lmo4auob100 mutants homozygous3 (Figure 3A,B). Une analyse plus approfondie par l'embryon unique qPCR a montré qu'il y avait une diminution faible mais significative de l'expression runx1 chez les mutants lmo4auob100 (Figure 3C). Ainsi, il est possible que la quantification de l'image ne soit pas en mesure de détecter de petites différences dans les niveaux d'expression. Alternativement, l'absence de différence entre les génotypes que nous avons détectés est réelle et les expériences qPCR détectent des changements dans l'expression runx1 dans d'autres tissus comme le telenchephalon où lmo4a et runx1 sont exprimés. Les chercheurs devraient toujours vérifier leurs résultats avec une méthode indépendante comme qPCR, mais idéalement enrichissant pour le tissu d'intérêt par la cytométrie de flux, par exemple.
Dans de rares cas où l'ISH a un arrière-plan élevé (figure 3D), la valeur d'intensité des pixels de cette zone est si élevée que la soustraction de la valeur du signal produit un nombre négatif et, dans de tels cas, ces embryons seraient exclus de l'analyse. D'après notre expérience, cela s'est produit dans environ 0,4 % des embryons sondés runx13, mais peut varier d'une expérience à l'autre, de sondes ou de lots de réactifs. Bien que cela puisse être une limitation de la méthode, la faible fréquence de fond élevé est très peu susceptible d'influencer les résultats globaux.
Pour tester l'effet de la sélection de différentes zones pour les corrections de fond, nous avons d'abord mesuré l'intensité pixel du signal ISH runx1 dans 28 embryons hpf, en utilisant différentes régions pour les corrections de fond (Figure 4). Quatre régions différentes ont été sélectionnées : deux dans la région du tronc (R1 et R2), une dans la région jaune (non tachée, mais susceptible d'accumuler des taches de fond) et une zone plus petite antérieure au ROI (R4, Figure 4B). La mesure de l'intensité des pixels dans ces régions a montré une différence d'intensité relativement stable entre le retour sur investissement et l'une ou l'autre zone de fond(figure 4C). Cependant, R3 a toujours montré des valeurs très élevées (au-dessus de celles du roi-roi). Après l'inversion et la conversion à 8 bits, la région jaune semble très lumineux et n'est donc pas adapté pour une utilisation comme une correction de fond. R2 était plus proche du retour sur investissement, mais contenait un signal ISH, et l'utiliser pour la correction a diminué l'intensité moyenne des pixels par rapport à R1 (situé plus dorsally, loin du signal ISH) ou R4. Ainsi, R1 ou R4 sont des zones appropriées qui peuvent être utilisées pour la correction de fond (malgré la superficie de R4 étant plus petite que celle de R1). Ensuite, nous avons souhaité comparer comment l'utilisation de R1 ou R4 a affecté les résultats lors de la comparaison de l'expression runx1. Pour cela, nous avons croisé dll4- heterozygotes29 et analysé l'expression runx1 dans le type sauvage choisi au hasard et dll4-/-embryons (Figure 4E). Bien que l'utilisation de R1 ou R4 pour la correction de fond ait affecté les valeurs individuelles, les intensités moyennes de pixels dans le même génotype n'étaient pas significativement différentes (Figure 4E). De plus, la comparaison de l'expression runx1 donne toujours des valeurs d'intensité moyenne similaires entre les génotypes utilisant des zones R1 ou R4 comme correction de fond (respectivementR116,3 etR418,2). Pris ensemble, nous avons conclu que, bien que le choix de la zone de fond soit important, les principaux critères sont qu'il n'inclut pas les régions jaunes (enclins à l'accumulation de taches de fond) et qu'il ne devrait pas contenir de coloration (spécifique) qui pourrait fausser les valeurs d'intensité de pixels de l'arrière-plan.

Figure 1 : Flux de travail du protocole parallèle de quantitation et de génotypage de l'image. Les embryons prélevés sur un croisement de poissons hétérozygotes pour un allèle mutant sont sondés pour le gène mesuré avec un protocole ISH standard. Après l'imagerie, l'ADN génomique est extrait à l'aide du protocole HotSHOT en ajoutant le tampon de lyse directement à l'embryon dans un tube PCR de 0,2 ml, suivi d'une incubation de 30 min à 95 oC. Cet ADN est utilisé pour le génotypage des embryons par PCR, PCR et le polymorphisme de longueur de fragment de restriction (RFLP), les essais de KASP ou toute autre méthode appropriée. En parallèle, les images de chaque embryon sont inversées et converties en échelle grise 8 bits. Les ROI de forme et de taille identiques contenant le signal ISH (jaune) et l'arrière-plan (bleu) sont sélectionnés et mesurés manuellement. Les mesures, attribuées aux génotypes correspondants, sont analysées statistiquement. Figure adaptée de Dobrzycki et coll.3Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2 : La quantitation d'image chez les mutants runx1 révèle des niveaux réduits d'expression dnmt3bb.1 par ISH. (A) Exemple d'images d'ISH dans 33 hpf de type sauvage (bleu), runx1-/W84X (vert) et runx1W84X/W84X (orange) embryons, montrant dnmt3bb.1 expression dans l'aorte dorsal. (B) Les valeurs d'intensité des pixels de l'ARNm dnmt3bb.1 dans les embryons runx1W84X/W84X(n-36) sont significativement diminuées par rapport aux types sauvages (n-32) et aux hétérozygotes (n-62) (ANOVA, p lt; 0,001). Les coefficients de variation sont respectivement de 24 %, 22 % et 21 % pour les groupes de type sauvage, d'hétérozygote et de mutants. Le point de données bleu, vert et orange correspond à l'exemple d'images du panneau A. Les barres représentent la moyenne de l'essai post-hoc de l'indice s.d. p 'lt;0.001 (tests post-hoc Games-Howell). Figure adaptée de Dobrzycki et coll.3Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3 : Mesurer les niveaux d'expression runx1 par ISH chez les mutants lmo4auob100. (A) Images représentatives de l'ISH pour runx1 en type sauvage de 28 hpf (bleu), hétérozygotes (vert) et lmo4auob100/uob100 (orange) embryons, montrant l'expression dans l'aorte dorsale. (B) Quantification du signal de l'ARNm runx1, détecté par ISH, à partir de 28 hpf type sauvage (n 15), heterozygous lmo4a'/- (het) (n '34) et lmo4auob100/uob100 mutant (n '18) embryons d'un embrayage ne montre aucune différence significative dans l'intensité du pixel runx1 parmi les différents génotypes (ANOVA,'aNOVA, 'gt; p 0.6). Le point de données bleu, vert et orange correspond à l'exemple d'images du panneau A. Les barres représentent des embryonsd'ARNm runx1 normalisés (2- Ct)en type sauvage unique (bleu; n-12) et lmo4auob100/uob100 (mut, orange; n-12) embryons, mesurés par qRT-PCR, montrant des niveaux diminués de runx1 chez les mutants par rapport au type sauvage. p lt; 0,05(t test). (D) Exemple d'une expérience ISH sur un embryon de 28 hpf (taché pour runx1, pointes de flèche jaunes) montrant un fond élevé. Figure adaptée de Dobrzycki et coll.3Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4 : Effet de la correction de l'intensité de fond sur les résultats de la mesure. (A) Image représentative de la coloration runx1 ISH dans un embryon de type sauvage à 28 hpf. (B) Même image après l'inversion et la conversion en 8 bits. La région d'intérêt (ROI) est mise en évidence en vert et quatre zones différentes utilisées pour la correction de fond (R1-R4) sont mises en évidence en jaune. (C) Mesures de l'intensité brute des pixels dans toutes les régions indiquées dans le panneau B. Notez que l'intensité en R3 (jaune) est constamment plus élevée que le signal ISH réel dans le ROI (n-11). (D) Niveaux d'expression Runx1 dans le ROI en utilisant les zones d'arrière-plan R1, R2 et R4. Zones de retour sur investissement, R1, R2 et R3-28500 pixels; R4 à 8500 pixels. Notez que l'arrière-plan R3 n'a pas été utilisé pour cette comparaison car la correction de fond (ROI-R3) a constamment donné des valeurs négatives. (E) Niveaux d'expression Runx1 dans le type sauvage et dll4-/- mutants utilisant R1 ou R4 pour la correction de fond (n -10 pour chaque échantillon). L'analyse statistique dans les panneaux D et E a été effectuée à l'aide d'un test Kruskal-Wallis non paramétrique, en supposant que les valeurs d'intensité des pixels ne sont normalement pas distribuées. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.