$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. השגת עוברים לבדיקת ההמרה לאור
עם הכלאה של דג זברה טרנסגני המבטא PCFP, נבחרים העוברים הבהירים ביותר, שהם עוברים הומוזיגוטיים, וגדלים בטמפרטורה של 28.5 מעלות צלזיוס עד לשלבהעוברי הרצוי 15.
הערה 1: בחירה מוקדמת זו תאפשר סריקת עוברים בעלי עוצמת לייזר נמוכה ובכך תמנע פוטוטוקסיות ופוטו-הלבנה.
הערה 2: אנו מציעים להשתמש באור בעוצמה נמוכה בעת הדמיית עוברים ולשמור אותם בתנאי חושך עקב רגישות גבוהה של PCFPs, כגון Kaede ו-KikGR, לחשיפה לאור כולל אור יום.
2. הטמעה
- במיכל זכוכית עם מי ביצה, הפחיתו עוברים תחת סטריאומיקרוסקופ באמצעות מלקחיים.
- הרדמת עוברים על ידי העברת עובר מפורק לתמיסת טריקאין של 0.16 מ"ג/מ"ל טריקאין (3-אמינו בנזואית חומצה אתילסטר, סיגמא-אולדריץ') (40 מיקרוליטר של תמיסת מלאי של 4 מ"ג/מ"ל ב-1 מ"ל של E3 בינוני 1X).
הערה 1: העברת עוברים עם פיפטה מזכוכית או קצה חתוך (P1000) כדי למזער את הסיכון לפגיעה בעוברים.
הערה 2: אין לחשוף עוברים צעירים לאוויר או להרים אותם לממשק מים/אוויר, מכיוון שהביצים נקרעות בקלות כאשר הן נתונות ללחץ מכני.
- העבירו את העובר המורדם על כיסוי צלחת תרבית ושמרו על העובר בנפח המדיום הקטן ביותר האפשרי.
- העבירו את העובר לאגרוז על ידי פיפטינג העובר עם אגרוז בטמפרטורת התכה נמוכה של 1% (LMA, Lonza) בטמפרטורה של 30 מעלות צלזיוס המכילה 0.16 מ"ג/מ"ל טריקאין, והניחו אותו על זכוכית הכיסוי של צלחת תרבית עם תחתית זכוכית כיסוי (MatTek Corp. Ashland, MA USA). לאחר מכן, כוונו את העובר בעזרת קצה פלסטיק חלק (למשל קצה פיפטה Microloader חתוך, Eppendorf) וכאשר ה-LMA התפלמר, כסו את האגרוז בתמיסת טריקאין של 0.16 מ"ג/מ"ל.
הערה 1: ממיסים 1% LMA ב-60 מעלות צלזיוס ושומרים על אגרוז מומס ב-30 מעלות צלזיוס.
3. המרת תמונות
- במיקרוסקופ קונפוקלי הפוך המצויד במקור לייזר של 405 ננומטר, 488 ננומטר ו-561 ננומטר, כגון Zeiss LSM 710, דמיין את הדגימה על ידי סריקת z-Stack המכסה את כל מבנה הדגימה להמרה ומעקב מאוחר יותר באמצעות לייזר 488 ננומטר (כלומר, לייזר Ar 30 mW, בעוצמה של 5-7%, גלאי מוגדר ב-493-540 ננומטר) ולייזר 561 ננומטר (כלומר.לייזר DPSS 561 של 10 mW, בעוצמה של 7-9%, גלאי מוגדר ב-587-651) כדי לסרוק את הרקמה/איבר לאיתור הקרינה הירוקה והאדומה של החלבונים הניתנים להמרה לאור, בהתאמה.
הערה 1: עבור הסריקה לפני המרת התמונות, השתמשנו במטרה Plan Apochromat 20x/NA 0.8.
הערה 2: סרוק תמיד את הקרינה האדומה לפני הניסוי כדי לא לכלול שקיים PCFP אדום שהומר בטעות.
- בחר בכלי סדרת זמן והגדר ל-2 מחזורים ללא מרווח (אחד לקדם ואחד לפוסט המרה).
- בחר את הכלי Regions והגדר אזור עניין אחד או יותר (ROI) להמרת תמונות.
הערה 1: אנו ממליצים לקבוע תחילה את הדיוק שבו האזור שהומר בפועל על ידי לייזר הסריקה ב-ROI תואם את ההחזר על ההשקעה שנבחר בתוכנה על ידי מדידת שטח הרקמה/תאים שהומרו באור בכל השלושה (כיוון xy ו-z) בדגימה קבועה שבה לא צפויה תנועת תא או חלבון. עבור ההגדרות המתוארות ביישום זה, ה-ROI התאים את אזור ההמרה לאור בדיוק רב, אך הדבר תלוי במטרה המשמשת ובכמות הלייזר המופעלת להמרת צילום. ניתן להקטין את גודל ההחזר על ההשקעה לגודל של תא בודד בהתאם לצמצם המספרי של המטרה, גורם הזום וכמות אור הלייזר המשמשת להמרת צילום.
- בחר בכלי ההלבנה והגדר להתחלת הלבנה לאחר סריקה 1 מתוך 2. השתמשנו בלייזר דיודה של 30 mW 405 ננומטר להמרה לאור וביצענו אופטימיזציה קפדנית לכמות המינימלית של אור לייזר הדרושה להמרת אור מלאה המושגת בעיקר על ידי שינוי עוצמת אור הלייזר, איטרציות הסריקה של ה-ROI וזמן הפיקסלים (כלומר, מהירות הסריקה).
הערה 1: לצורך המרת תמונות השתמשנו במטרה Plan Apochromat 20x/NA 0.8.
הערה 2: יש לקבוע את עוצמת הלייזר ומספר האיטרציות באופן אמפירי עבור כל הגדרת ניסוי ולהבטיח את ההמרה המלאה מ-PCFP ירוק לאדום בתוך ה-ROI עם הכמות המינימלית הדרושה של אור לייזר כדי להפחית את הפוטוטוקסיות. אנו ממליצים ליזום בדיקות באמצעות הספק לייזר נמוך (למשל 3%, המקביל ל-0.03 mW בתוכנית המטרה) בשילוב עם מספר נמוך של איטרציות (למשל 20), ולאחר מכן להגדיל את עוצמת הלייזר עד להשגת המרה פוטו מלאה שבידינו הייתה ב-10% הספק לייזר (המקביל ל-0.1 mW בתוכנית האובייקטיבית). בתנאים אלה, כל העוברים שנבדקו שרדו את תוכנית הטיפול. עם זאת, ראינו כי קרום החלמון רגיש לפולסי לייזר ויכול להינזק בקלות ולגרום למוות של העובר. מסיבה זו, קטלניות עובר לאחר המרה באור עלולה להיגרם אם מיקום רקמת המטרה קרוב לגוף החלמון.
- סרוק את הדגימה על ידי z-Stack באמצעות לייזרים עבור 488 ננומטר ו-561 ננומטר כדי לדמיין את כל הירוק שנותר ואת הקרינה האדומה המומרת לאור של ה-PCFP.
הערה 1: עבור הסריקה לאחר המרת תמונות, השתמשנו ב-Plan Apochromat 20x/NA 0.8.
4. הסר את העובר מאגרוז
- השליכו את התמיסה והוציאו בזהירות את העובר מה-LMA 1% בעזרת מחט או קצה פלסטיק חלק.
- שמור את העובר במי ביצים בחושך בטמפרטורה של 28.5 מעלות צלזיוס עד לשלב ההתפתחותי הרצוי.
הערה 1: חשוב שהעוברים ימשיכו את התפתחותם במי ביצים, במיוחד בימים הראשונים להתפתחות במהלך הארכת הגוף העוברי. ואכן, חלק מהרקמות/איברים העובריים משנים את מיקומם במהלך ההתפתחות ולכן דורשים כיוונים ספציפיים במהלך ההטבעה התלויים ברקמה/איבר הספציפי המעניין ובשלב ההתפתחותי הרצוי של הניתוח.
5. הטבעה מחדש
- המשך כמו בנקודה 2.) של פרוטוקול זה.
6. מעקב אחר רקמות מומרים באור בשלבים עובריים מאוחרים יותר
- סריקה של אזור העניין (z-Stack) באמצעות לייזרים עבור 488 ננומטר ו-561 ננומטר עבור אותות פלואורסצנטיים ירוקים ואדומים, בהתאמה.
הערה 1: עבור הסריקה x שעות לאחר המרת התמונות, השתמשנו ב-Plan Apochromat 20x/NA 0.8.
הערה 2: מכיוון שפרוטוקול זה אינו משפיע על ההתפתחות התקינה של העובר, ניתן לצפות בעובר שעבר המרה בשלבי התפתחות מאוחרים יותר (לשם כך, המשך כמתואר בסעיפים 4-6).
7. תוצאות מייצגות
דוגמה לבדיקת המרה מוצגת באיור 1. עקבנו אחר תאי אנדותל במהלך התפתחות דג הזברה (לסקירה של האנטומיה של כלי הדם של דג הזברה המתפתח ראה16). בהתאם לכך, השתמשנו בקו מדווח Tg(kdrl:nlsKikGR)hsc7 המבטא את KikGR בתוך גרעיני אנדותל17. עוברים הומוזיגוטיים ובעלי ביטוי בהיר גודלו בטמפרטורה של 28.5 מעלות צלזיוס עד 48 שעות לאחר ההפריה (hpf). לאחר הדכוריוניזציה, העוברים הורדמו והוטמעו ב-LMA הממקם את הצד הקדמי-גבי של העובר לכיוון זכוכית הכיסוי להדמיה טובה יותר של כלי הראש. אנו משתמשים במיקרוסקופ קונפוקלי הפוך (Zeiss LSM 710 Meta) המצויד בלייזרים הפועלים ב-405 ננומטר, 488 ננומטר ו-561 ננומטר, ומטרת Plan Apochromat 20x/NA 0.8 לבדיקת המרת האור ומעקב נוסף אחר החלבון המומר באור. כפי שמוצג באיור 1A, לפני המרת האור, KikGR התבטא בתוך רקמת האנדותל וניתן היה לזהות אותו רק כפלואורסצנטיות ירוקה באמצעות לייזר ארגון של 488 ננומטר. סריקות בקרה עם לייזר 561 ננומטר DPSS 561-10 עבור פלואורסצנציה אדומה לא זיהו שום KikGR שהומר לאור לפני ההמרה לאור (איור 1A). לאחר מכן, ה-ROI עבר המרה מלאה באמצעות לייזר דיודה של 405 ננומטר (בעוצמה של 10%, 20 איטרציות) וכלי הראש נסרקו שוב באמצעות לייזרים של 488 ננומטר ו-561 ננומטר (איור 1B). כפי שמוצג באיור 1B, KikGR ירוק עבר לחלוטין לאדום בתוך ההחזר על ההשקעה. לאחר בדיקת ההמרה לאור, העובר הוצא מהאגרוז וגדל בטמפרטורה של 28.5 מעלות צלזיוס במי ביצים. לבסוף, העובר נצפה שוב 24 שעות לאחר ההמרה לאור, בסביבות 72 hpf, כדי לעקוב אחר תאי האנדותל שהומרו באור בשלבים מאוחרים יותר (איור 1C). לפיכך, העובר הוטמע ב-LMA, והדגימה נסרקה מחדש באמצעות לייזרים של 488 ננומטר ו-561 ננומטר. כפי שמוצג באיור 1C, בתוך רקמת האנדותל הנובעת מהחזר ה-ROI המומר, נצפו גם חלבוני KikGR שאינם מומרים וגם פוטו-מומרים עקב היציבות של KikGR הפלואורסצנטי האדום והסינתזה מחדש של KikGR ירוק חדש שאינו מומר לאור.

איור 1. המרת צילום של KikGR במהלך התפתחות דג הזברה. (A,B) אזור ספציפי של כלי הדם של ראש האנדותל הומר בפוטו ב-48 hpf בעוברים טרנסגניים Tg(kdrl:nlsKikGR)hsc7 ו-(C) נצפה שוב 24 שעות לאחר ההמרה (בסביבות 72 hpf). מוצגת הקרינה של KikGR (ירוק), KikGR שהומר לאור (אדום) וערוצים ממוזגים. עיגולים מנוקדים מראים את ההחזר על ההשקעה לפני, אחרי ו-24 שעות לאחר המרת התמונות. התמונות הן מראות גביים של עובר דג הזברה, קדמית לקרקעית. מוטות קנה מידה: 50 מיקרומטר.
<גבול טבלה="1">
חלבון (ראשי תיבות)
אקס (ננומטר)
ב (ננומטר)
EC
QY
מבנה רבעוני
בהירות
יישום
אסמכתא
Kaede_G
508
518
99
0.9
טטרמר
259
מעקב אחר תאים
2,6
Kaede_R
572
580
60
0.3
טטרמר
59
KikGR_G
507
517
54
0.7
טטרמר
112
מעקב אחר תאים
3,6,8-10
KikGR_R
583
593
35
0.6
טטרמר
68
mKikGR_G
505
515
49
0.7
מונומר
101
מעקב דינמי תמונות ברזולוציה גבוהה
13
mKikGR_R
580
591
28
0.6
מונומר
53
EosFP_G
506
516
72
0.7
טטרמר
150
מעקב אחר תאים
5,20
EosFP_R
571
581
41
0.5
טטרמר
67
tdEos_G
506
516
34
0.7
טנדם דימר
165
תמונות ברזולוציה גבוהה
12,14,21
tdEos_R
569
581
33
0.6
טנדם דימר
59
mEos2_G
506
519
56
0.7
מונומר
140
מעקב דינמי תמונות ברזולוציה גבוהה
11,18
mEos2_R
573
584
46
0.7
מונומר
90
Dendra2_G
490
507
45
0.5
מונומר
67
מעקב דינמי תמונות ברזולוציה גבוהה
4,11
Dendra2_R
553
573
35
0.55
מונומר
57
טבלה I. מאפיינים של חלבונים פלואורסצנטיים הניתנים להמרה לאור. יחד עם השם הנפוץ ו/או ראשי התיבות של כל PCFPs, אורכי הגל של עירור שיא (Ex) ופליטה (Em), מקדמי הכחדה מולרית (EC, 10-3 M-1 cm-1), תשואה קוונטית (QY), מבנה רבעוני רלוונטי מבחינה פיזיולוגית, בהירות יחסית (כאחוז מ-EGFP), יישום והפניות מוצגים בטבלה. טבלה מעובדת מ-Day and Davidson, 20101.
<גבול טבלה="1">
PCFP
קווים טרנסגניים של דג הזברה
מקור
Kaede
Tg(elavl3:Kaede)
rw0130a
מעבדת אוקמוטו
Tg(EPV. TP1-Mmu.Hbb:Kaede)
Tg(ins:Kaede)
Tg(isl1:Gal4-VP16,14xUAS:Kaede)
Tg(lhx5:Kaede)
b1204/+
זירק
Tg(myl7:kaede)
Tg(olig2:Kaede)
Tg(UAS-E1b:Kaede)
s1999t
זירק
Tg(UAS:Kaede)
rk8
זירק
Tg(vsx2:Kaede)
nns2
מעבדת היגאשיג'ימה
KikGR
Tg(kdrl:nlsKikGR)
Tg(krt4:NTR-KikGR)
Tg(myl7:nlsKikGR)
Tg(sox10:KikGR)
Tg(כטב"ם:KikGR)
EosFP
Tg(sox10:EosFP)
Tg(sox10:nlsEosFP)
Dendra
Tg(-8mpx:Dendra2)
Tg (כטב"ם:Dendra-kras)
טבלה II. קווים טרנסגניים של דג הזברה המבטאים PCFPs. נתונים שהתקבלו במסד הנתונים של אורגניזם מודל דג הזברה (ZFIN, http://zfin.org/). זמינות הקווים במרכז המשאבים הבינלאומי של דג הזברה (ZIRC, http://zebrafish.org/zirc/) מצוינת.