Hawaiensis amphipod Parhyale הוא אורגניזם מודל מבטיח ללימודים של אמבריולוגיה הסרטנים ופיתוח arthropod השוואתי ואבולוציה. פרוטוקול זה מתאר שיטה להסרה ידנית של לסטומרים אחד מעוברים בשלב המוקדמים של מחשוף Parhyale.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
Hawaiensis amphipod Parhyale הוא אורגניזם מודל מבטיח ללימודים של אמבריולוגיה הסרטנים ופיתוח arthropod השוואתי ואבולוציה. פרוטוקול זה מתאר שיטה להסרה ידנית של לסטומרים אחד מעוברים בשלב המוקדמים של מחשוף Parhyale.
Hawaiensis amphipod Parhyale הוא סרטנים קטנים שנמצאו בבתי הגידול ימיים intertidal ברחבי העולם. במהלך העשור האחרון, Parhyale התפתחה כאורגניזם מודל מבטיח למחקרי מעבדה של פיתוח, מתן השוואת קבוצת חוץ שימושית לאורגניזם מודל arthropod למד היטב תסיסנית. בניגוד לשסעים לי עובריים של תסיסנית, השסעים המוקדמים של Parhyale הם holoblastic. מיפוי גורל באמצעות צבעים נותב מוזרקים לתוך לסטומרים מוקדם הראו כי כל שלוש השכבות הנבט והקו נבט נקבעו בשלב שמונה תאים. בשלב זה, שלושה לסטומרים נגזר על להצמיח האאקטודרם, שלוש נגזרו על להצמיח המזודרם, ושני לסטומרים הנותרים הם המבשרים של הקו האנדודרם ונבט בהתאמה. עם זאת, ניסויי אבלציה blastomere הראו כי עוברי Parhyale גם להחזיק capabiliti רגולציה משמעותיתes, כזה גורלות לסטומרים ablated בשלב שמונה התא ניתן השתלטו צאצאים כמה לסטומרים הנותר. אבלציה Blastomere כבר בעבר שתוארה על ידי אחת משתי שיטות: הזרקה וההפעלה הבאה של צבעי phototoxic או אבלציה הידנית. עם זאת, photoablation הורג לסטומרים אך אינו מסיר את התאים המת מהגוף את העובר. ההסרה פיזית מלאה של לסטומרים ספציפי ולכן עשויה להיות שיטה מועדפת של אבלציה עבור יישומים מסוימים. כאן אנחנו מציגים פרוטוקול להסרה ידנית של לסטומרים אחת מבמת שמונה התאים של עוברי Parhyale, הממחיש את המכשירים ונהלים ידניים הכרחיים להסרת תאי הגוף מלאה, תוך שמירה על לסטומרים שנותר בחיים ושלמים. פרוטוקול זה יכול להיות מיושם על כל תא Parhyale בשלב שמונה תאים, או ללסטומרים שלבי מחשוף המוקדם אחרים. בנוסף, באופן עקרוני בפרוטוקול זה יכול להיות ישים לקליאה המוקדמתעובר שלב vage של חסרי חוליות ימיות holoblastically ביקוע אחרות.
Hawaiensis Parhyale סרטני amphipod התפתחה בעשור האחרון כאורגניזם מודל מבטיח עם פוטנציאל גדול לשימוש במחקר בביולוגיה התפתחותית אבולוציונית 1. בין פרוקי הרגליים, רוב מערכות מודל הן חרקים, ולמדו נרחב ביותר של אלה הוא זבוב הפירות melanogaster דרוזופילה. ד melanogaster הוא חבר Diptera כדי חרקים, וכמו תכונות עובריות רבות מציג באופן שנגזרות ביחס לאלו של חרקים basally הסתעפות 2. יתר על כן, חרקים מקוננים בתוך subphylum Pancrustacea 3, כלומר יש לי חרקים קרובי המשפחה הקרובות ביותר שלהם בתוך הקבוצה ארוכת השנים "הטבעית" בשם pancrustaceans, וכי קבוצה זו היא paraphyletic. הדבר מצביע על כך, בנוסף להסתעפות basally דגמי חרקים, מחקרים של סרטנים אחרים נדרשים כדי לקבל תצוגה רחבה יותר של ההיסטוריה האבולוציונית של התכונות התפתחותיותמנגנונים מולקולריים nd שנחקרו כל כך טוב בד melanogaster. עם זאת, מעט מאוד סרטנים כבר מבוססים היטב על ניתוח מעבדה ניסיוני של פיתוח. Amphipod פ hawaiensis היא מערכת מודל מעבדה צייתנית מאוד, נוחה למגוון של טכניקות ניסוי. Amphipods להציג תכונות ייחודיות רבות בתוך superorder ההורה שלהם Peracarida (מינן חוף, סקדים, ושרימפס היטב), ולכן חשב שניתן להפיק יחסית בתוך קבוצה זו של סרטנים. עם זאת, קלות היחסית של מניפולציה גנטית עוברית ופונקציונלית המוצע על ידי Parhyale להפוך amphipod זו תוספת רבת ערך למלאי הנוכחי של אורגניזמים מודל.
כחיות מעבדה, פ hawaiensis מציע יתרונות רבים. בעלי חיים הם סובלניים למגוון רחב של טמפרטורות ומליחות, ולשרוד גם בתרבויות גדולות של מי ים מלאכותי 1. זה קל להבחין betwזכרים ונקבות een מבוססים על הבדלים מורפולוגיים ברורים, בעיקר, איברים הגדולים, מכור, תא מטען קדמי כי גברים להשתמש בו כדי לתפוס את הנקבות בעת ההזדווגות. לעבודה עוברית והתפתחותי, פ יש hawaiensis כמה תכונות מושכת מאוד. עובר נמשך כ 10 ימים והזמן לבגרות מינית הוא כשישה שבועות ב28 º C (אבל שים לב שParhyale שורד גם בטמפרטורות הנעות בין כ 20-30 º C, וכי מידע בימוי התפתחותית מפורט נגיש לעוברים הועלו ב18 º C 4 , 25 C º 4, ו26 º C 5,6). מבוגרים הזדווג בכל ימות במעבדה השנה, כך שהעוברים זמינים בכל עת של שנה. נקבות מטיל 2-20 (תלוי בגיל של נקבה) ביצים המופרות לתוך כיס דגירה הגחון ממוקם בין כמה הזוגות הראשונים של רגליים (איורים 1 א ו 1 ב '), ואפשר לאסוף עובר אלהזה מוקדם מאוד בפיתוח בלי להרוג את הנקבה או פגיעה בעוברים (איור 1 ג). העוברים לשרוד במי ים מלאכותיים מסוננים דרך לבקיעה, יכולים להיות קבועים לביטוי גנים שלאחר מכן או ניתוח היסטולוגית 7, ושולחן היערכות מפורט מאפשר זיהוי מדויק של ההתקדמות בפיתוח 5. פרוטוקולים חזקים שימשו כדי לבצע ניתוח ביטוי גנים על ידי הכלאה באתר 8-15 או immunostaining 4,16,17, מציאה פונקציונלית על ידי התערבות RNA 13,15 או 12 morpholinos, וקו נבט יציב Transgenesis 18. שימוש במערכת transgenesis, הביטוי מושרה 14 ומלכודת משפר גם 19 שיטות יכולות לשמש כדי לחקור את תפקוד גן בפ hawaiensis. בעוד רצף הגנום זמין לציבור אינו זמין כרגע, יש transcriptome מכיל תעתיקים נוצרים במהלך oogenesis ועובר דבורהn דה נובו התאסף ומבואר 20, והופקד במסד נתונים לחיפוש 21, הנחיית גילוי גן. לסיכום, פ hawaiensis הוא אורגניזם מודל צייתן מאוד מתאים לגישות ניסיוניות וגנטיות רבות להבנת התפתחות.
בניגוד לשסעים לי עובריים המוקדמים של ד melanogaster, פ עוברי hawaiensis לדבוק holoblastically הבא (איור 2 א) הפריה. ניתוח התחקות שושלת הראה כי על ידי מחשוף שלישי, כל אחד מלסטומרים המחשוף השלישי נגזר במיוחד כדי להצמיח אחד משלוש השכבות נבט או הקו נבט 6 (איור 2). נתונים אלה, יחד עם נתוני microarray 22, שושלת תא מנתח 6,23, וניסויים בידוד blastomere 4 הראו כי פוטנציאל התפתחותי מופרד ללפחות חלק לסטומרים מחשוף שלישי בירושה סימטרית של celגורמי גורל ליטר. בהתאם לכך, בניסויי אבלציה blastomere שבמבשר שורת הנבט (שמכונה "G" במינוח שושלת תא Parhyale 6) הוסר בשלב התא שמונה, עוברים חסרי תאי נבט בשלבי התפתחותיים מאוחרים יותר 4, כפי שצוינו על ידי ההעדר של תאים המבטא את החלבון ושה, אשר מהווה סמן שורה נבט ברוב metazoans 24. לעומת זאת, ניסויי אבלציה blastomere גופניים הראו כי פ עוברי hawaiensis גם בעלי יכולות רגולציה משמעותיות, כך שגורלם של מבשר לסטומרים המזודרם או האאקטודרם מלוטש בשלב שמונה תאים שניתן לנקוט על ידי צאצאיהם של חלק מלסטומרים נותר 25. איך החלפת גורל תא ויסות יכולה להתרחש, ועל ידי לסטומרים סומטיים היקף אימוץ גורל תא אוטונומי, נותר עלום. טכניקות עובריות ניסיוניות כגון אבלציה blastomere יכולות להיות שימושיות במבדינג האוטונומיה היחסית וnonautonomy של החלטות גורל תא 26,27 ולכן עניין במחקר של פ עובר hawaiensis.
בניסויים שהדגימו החלפה רגולטיביות של שושלות ectodermal וmesodermal, אבלציה blastomere בוצעה על ידי הזרקה 28 והעירור הבא של צובעת phototoxic 25. אמנם שיטה זו היא יעילה להרוג blastomere (ים) המוזרק, זה לא להסיר לחלוטין את גוף תאים המת מן העובר. בנוסף, הבדלים שנצפו בין נתונים שנאספו באמצעות שושלת תא לשלבי gastrulation של עובר על ידי הזרקת לסטומרים עם קליעים נותבים שושלת ניאון 28,29, ונתונים שנאספו על ידי ביצוע לסטומרים מוטרד באמצעות פיתוח של אותו שלבים עובריים 23. ההסרה גופנית מלאה של לסטומרים ספציפי ולכן עשויה להיות שיטה מועדפת של אבלציה עבור יישומים מסוימים.
אנחנו שפורסמו בעבר התוצאות של שושלת תא ניתוחים של עוברים שבו תאים בודדים היו ablated 23 באופן ידני. יחד עם זאת, הפעולות העדינות נדרשו להסיר לסטומרים אחד מעוברים בשלב מחשוף מוקדמים טרם תוארו באופן מלא. כאן אנו מציגים פרוטוקול לאוסף של פ עוברי hawaiensis ואבלציה הידנית של blastomere בודד מעובר בשלב שמונה תאים. מטרתה של שיטה זו היא להשיג הסרה מלאה של גוף התא מהעובר, ומאפשר התבוננות בהתנהגויות הסלולר ויכולות גורל תא של התאים שנותרו בעובר והתפתחות פוסט עוברי. הפרוטוקול שלנו מראה הסרת g שורת נבט המבשר (איור 2 ג), אבל יכול להיות מיושם על כל תא בשלב שמונה תאים, או ללסטומרים שלבי מחשוף קודם לכן. באופן עקרוני, פרוטוקול זה יכול להיות מיושם להסרת תאים בודדים מעוברי שלב מחשוף המוקדמים של other holoblastically ביקוע חסרי חוליות ימיות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תגובות שעשויות להיות מועילים בביצוע צעדים מסוימים מסומנות בכתב נטוי.
1. יום 1: הכנה של חומרים
2. יום 1: זוגות התכנסות Parhyale מזווגים
3. יום 2: התכנסות Parhyale עוברים
4. תאים בודדים ablating: יום 2
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בעקבות אבלציה מוצלחת של מחשוף הסינגל השלישי פ micromeres hawaiensis כפי שתואר בפרוטוקול זה, micromeres שנותר לעבור בהדרגה את עמדותיהם במקצת, כדי לכבוש את השטח הכבוש בעבר על ידי blastomere ablated באופן חלקי. לדוגמא, כאשר גרם מוסר, השכנה mr לסטומרים ומ"ל להסיט מעט ובאו לחלוק גבולות תא לרוחב שהיו בעבר בקשר ישיר עם g (השווה איור 2 א ו 2 ג). בעקבות אבלציה מוצלחת...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אנו מתארים פרוטוקול לאבלציה ידנית וההסרה פיזית מלאה של לסטומרים אחד מהשלבים המוקדמים של מחשוף פ amphipod hawaiensis. אנו מדגימים שימוש בפרוטוקול זה על ידי הסרת תאים גרם מבשר שורת החיידק הבודד מעובר בשלב שמונה תאים, ומראים כי אבלציה הייתה מוצלחת אם תאשר היעדרות של תאי בת של g בעובר מאוחר יותר. פרוטוקול זה יכול לשמש כדי להסיר כל micromeres מהעובר בשלבים מוקדמים מחשוף. כדי להשתמש בפרוטוקול זה כדי להסיר macromeres בשלב זה, או לסטומרי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יש המחברים אין לחשוף.
אנו מודים לריחאן עריף וHassaan Shahawy לעבודת מצלמה, טריפטיכון גופטה ופרדריקה Alwes לסיוע שיפור טכניקת אבלציה התא, וחברי המעבדה Extavour למשוב על נתונים, וידאו וכתב היד. עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי תאי גזע מכון הרווארד (מספר גרנט זרע SG-0057-10-00) קרן אליסון הרפואית (ניו Scholar פרס מספר AG-NS-07,010-10) לCGE, והפרסים הרווארד תכנית המחקר במכללה ל ARN.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 15 ס"מ פיפטה פסטר | ויטון | 53499-630 VWR | להעברת עוברים שלמים ובלסטומר ממנה לצלחת. |
| 22 ס"מ פסטר פיפטה | וויטון | 53499-632 VWR | להכנת קצות פיפטה לפה. |
| צלחות פטרי 3 ס"מ | Thermo Scientific | 25382-334 VWR | השתמשו בחלקם ללא שינוי כדי לאסוף ולאחסן עוברים; צפו חלקם בשכבה של סילגארד (ראו להלן) כדי ליצור משטח עבודה לאבלציה של בלסטומרים. |
| 48 בארות | צלחות Greiner Bio-One | 82051-004 VWR | לתרבית עוברים לאחר אבלציה. |
| מסנני בקבוק 0.2 ומיקרו; m | Nalge Nunc International | 28199-296 VWR | ליצירת FASW (ראה להלן). |
| מבער בונסן | VWR | 89038-530 VWR | ליצירת כלי חוט טונגסטן ופיפטה עדינה של הפה. |
| סופר יהלומים | Musco Sports Lighting | 52865-005 VWR | ליצירת פיפטות פסטר בעלות פה רחב לאיסוף זוגות. |
| מלקחיים | כלים מדעיים עדינים | 11050-10 כלים מדעיים עדינים | להחזקת נקבות מורדמות במהלך הוצאת עוברים מכיס הגידול. אלה לא חייבים להיות מלקחיים של דומונט עדינים - הקצוות יכולים להיות קהים לפחות כמו אלה של המלקחיים שעבורם מופיע המספר הקטלוגי כאן. |
| Fungizone-Amphotericin B | Sigma | A2942 Sigma Aldrich | הוסף ל-FASW לריכוז סופי של 1 מ"ג/מ"ל, והשתמש בתמיסה זו לתרבית עוברים שעברו כריתת בלסטומר. |
| נימי זכוכית באורך 4 אינץ', 1/0.58 OD/ID (מ"מ) | מכשירי דיוק עולמיים | 1B100-4 מכשירי דיוק | עולמיים להכנת מחטים לניקוב הבלסטומר שיש להסיר. |
| שעון זכוכית בקוטר 300 מ"מ | מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית | 70543-30 מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית | לשימוש בהוצאת עוברים מכיס הגידול של נקבות מורדמות. |
| מי ים מלאכותיים מיידיים באוקיינוס (ASW) | Instant Ocean | IS160 Aquatic EcoSystems | מייצרים ASW על ידי המסת מלח במים נטולי יונים למליחות של 1.022-1.024. |
| מי ים מלאכותיים מסוננים מיידיים (FASW) | Instant Ocean | IS160 Aquatic EcoSystems | שימוש ב-0.2 ומיקרו; מסנני m לעיקור ASW. יש להתאפר בכמויות קטנות (< 250 מ"ל) לפי הצורך. |
| Kimwipes | Kimberly-Clark | 21905-026 VWR | לשבירת הקצה העדין של פיפטות פסטר שהותאמו לאיסוף זוגות. |
| מתאם פיפטה לפה | Drummond Labware | A5177-5EA Sigma Aldrich | הכנס את קצה פיפטת פסטר המשוך דק לקצה זה, שישמש להסרת תוכן תאים מוחצן במהלך הליך האבלציה. |
| צינורות פיפטה בפה | Aldrich | Z280356 Sigma Aldrich | חתכו את זה כדי להיות ארוך מספיק כדי לתלות בנוחות סביב הצוואר במהלך הליך האבלציה. |
| מושך מחט | Sutter Instrument Company | P97 Sutter Instrument Company | לייצור מחטים מנימי זכוכית לניקוב הבלסטומר שיש להסיר. |
| תמיסת פניצילין-סטרפטומיצין | Mediatech | 45000-650 VWR | הוסף ל-FASW לריכוז סופי של 100 יחידות/מ"ל פניצילין ו-100 מ"ג/מ"ל סטרפטומיצין, והשתמש בתמיסה זו לתרבית עוברים שעברו הסרת בלסטומר. |
| נורת גומי | מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית | 100488-418 VWR | לשימוש בפיפטות פסטר להעברת עוברים ממנה לצלחת. |
| סילגארד 184 | ק. ר. אנדרסון, בע"מ | NC9659604 פישר סיינטיפיק | מייקאפ לפי הוראות היצרן. יוצקים שכבה בעובי 2-5 מ"מ לתוך צלחת פטרי בגודל 3 ס"מ ליצירת משטח עבודה לאבלציות בלסטומרים. |
| חוט טונגסטן בקוטר 0.004 אינץ' | מערכות A-M | 719000 מערכות A-M | השתמש בזה כדי ליצור כלי להוצאת עוברים מכיס הגידול של נקבות מורדמות. |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.