RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
מבוא של מולקולות קטנות לעובר דרוזופילה הפיתוח מציע פוטנציאל גדול לאפיון פעילות ביולוגית של תרכובות רומן, סמים ורעלים כמו גם לחיטוט מסלולים התפתחותיים בסיסיים. שיטות שתוארו במסמך זה מתארים את שלבים שלהתגבר על מחסומים טבעיים לגישה זו, המרחיב את התועלת של מודל עובר דרוזופילה.
עובר דרוזופילה כבר זמן רב מודל מעבדה רב עוצמה להבהרת מנגנונים מולקולריים וגנטיים המפקחים על פיתוח. הקלות של מניפולציות גנטיות עם המודל הזה החליפו גישות תרופתי כי הם דבר שבשגרה במודלים של בעלי חיים אחרים ומבחנים מבוססי תאים. כאן אנו מתארים ההתקדמות בפרוטוקול המאפשר יישום של מולקולות קטנות לעובר זבוב הפירות הפיתוח. השיטה מפרטת צעדים כדי להתגבר על האטימות של קליפת הביצה, תוך שמירה על כדאיות עובר. permeabilization קליפת הביצה על פני מגוון רחב של שלבי התפתחות מושגת על ידי יישום של permeabilization שתואר קודם לכן d-limonene עובר ממס (EPS 1) ועל ידי עוברי הזדקנות בטמפרטורה נמוכה (18 ° C) לפני טיפולים. בנוסף, שימוש בצבע מרחיק אדום (Cy5) כאינדיקטור permeabilization מתואר, אשר תואם עם יישומים במורד הזרם מעורבים שפעת אדומה וירוקה סטנדרטיתצבעי orescent בהכנות בשידור חי וקבועות. פרוטוקול זה הוא ישים למחקרים באמצעות תרכובות ביו לחקור מנגנוני התפתחות, כמו גם למחקרים שמטרתם להעריך את הפעילות טרטוגניות או תרופתי של מולקולות קטנות uncharacterized.
עובר דרוזופילה ממשיך להיות מודל המוביל לחקירה של מנגנונים בסיסיים של פיתוח 2. מודל רב עוצמה זו נתמך על ידי מערך רחב של כלים גנטיים מולקולריים המאפשרים מניפולציות של מהות כל גן בכל נקודת זמן ובמסגרת כל איבר מתפתח. הגודל הקטן, התפתחות מהירה, ואפיון המקיף של המורפוגנזה של עובר דרוזופילה להפוך אותו למודל של בחירה עבור מסכי גנטיים, שרבים מהם נחשפו מסלולים התפתחותיים בסיסיים 3,4. פנוטיפים רבים בעובר דרוזופילה אופיינו ולפרש בקלות, לעתים קרובות מתן אמצעים לזיהוי מנגנונים גנטיים מולקולריים שבבסיס אחראי לתכונה חריגה.
מבחינה היסטורית, חסרון של מודל עובר הזבוב היה הקושי בהחדרת מולקולות קטנות לרקמות עובריים. מכשול זה מציב מגבלות על: 1)ing מולקולות קטנות ביו ידועות כמו בדיקות לחקור את מנגנוני התפתחות ו2) שימוש במודל שהוקם זה כדי להעריך פעילות טרטוגניות או תרופתי של מולקולות קטנות uncharacterized. כתוצאה מכך, פוטנציאל ההקרנה של עובר הזבוב כבר לא מנוצל באפיון של פעילות מולקולה קטנה.
משלוח של מולקולות קטנות לעובר הזבוב יכול להיות מושגת בשתי שיטות: 1) permeabilization של קליפת הביצה ו2) microinjection. מאמר זה מציג התקדמות לשיטה של permeabilization, כי הם קלים לביצוע בהגדרה של מעבדה דרוזופילה קונבנציונלית. יצוין, כי ההתקדמות בשיטות microinjection עם טכנולוגית מיקרופלואידיקה תורמת גם היא לשיטות של החדרת תרכובות ל5,6 העובר. היכרות עם מולקולות לעובר הוא למנוע על ידי שכבת שעווה של קליפת הביצה 7. קליפת הביצה דרוזופילה מורכבת מחמש שכבות. מןמבפנים החוצה הם: קרום vitelline, שכבת השעווה, שכבת כוריוני הפנימית, endochorion וexochorion 8. שלוש שכבות כוריוני חיצוניות ניתן להסיר על ידי emersion הקצר של העובר באקונומיקה מהולה, צעד המכונה dechorionation. שכבת השעווה נחשפה אז יכולה להיות בסכנה כתוצאה מחשיפה לממסים אורגניים, כגון heptane ויוקטן 7,9, טיוח את עובר dechorionated חדיר, בזמן שהוא נשאר עטוף בקרום vitelline הבסיסי. עם זאת, שימוש בממסים אלה מציג סיבוכים בשל רעילותם ואת הקושי בויסות פעולתם החזקה permeabilizing, אשר שניהם יש השפעות שליליות מוחלטת על 9,10 כדאיות עובר.
שיטה של permeabilization באמצעות permeabilization עובר הרכב כינה ממס (EPS) כבר תיארתי בעבר 1. ממס זה מורכב מחומרים פעילי שטח D-limonene וצמחי המאפשרים הממס להיות misciblE עם מאגרים מימיים. הרעילות הנמוכה של d-limonene והיכולת לדלל את הממס לריכוזים רצויים הניבה שיטה יעילה ליצירת עוברים חדירים עם כדאיות גבוהה 1. עם זאת, שני גורמים אנדוגני המשיכו להביא מגבלות ליישום. ראשית, עוברים להפגין את ההטרוגניות בחדירות לאחר טיפול EPS, גם כאשר הטיפול נלקח כדי לשמור על היערכות התפתחותיים קרובה. שנית, עוברים מבוגרים יותר משמונה שעות כ הוכיחו קשה permeabilize, עולה בקנה אחד עם התקשות של קליפת הביצה שמתרחשת לאחר הטלת הביצים 11.
שתואר כאן הן התקדמות בשיטת EPS כי: 1) לסייע בזיהוי וניתוח עוברי permeabilized כמעט זהה, גם לאחר צעדי הקיבעון וimmunostaining הוצאו להורג ו2) לאפשר permeabilization של עוברים בנקודות זמן התפתחותיים מאוחרות (> 8 שעות, שלב 12 ומעלה). באופן ספציפי, יישום של צבע מרחיק אדום,חומצה קרבוקסילית Cy5, מתוארת המשמשת כמחוון חדירות, שנמשך בעובר במהלך התפתחות ולאחר קיבוע פורמלדהיד. בנוסף, הוא הראה כי גידול עובר ב18 ° C שומר על קליפת הביצה במצב רגיש EPS, המאפשר permeabilization של עוברים בשלב מאוחר (שלבי 12-16).
מקדמות אלה להתגבר על המגבלות שהוזכרו קודם לכן למתודולוגיה EPS. יישום זה ולכן יספק לחוקרי אמצעי להציג את המולקולות קטנות של עניין לעובר בנקודות זמן התפתחותיים שונים, תוך שמירה על כדאיות.
1. הכנת תרבויות טוס, פתרונות, ומכשירי טיפול בעובר
2. Staging, dechorionation, והרוויחו למניה טיפול בעוברים
3. דיי והתרופות טיפול בעוברי permeabilized
4. Identification של עוברי קיימא permeabilized
מכשירי טיפול בעובר הם בתמונה באיור 1 על מנת לסייע בלדמיין את המכשירים "תוצרת הבית" למניפולציה בפרוטוקולים לעיל. תוצאות ניתן לראות באיור 2 ממחישות את ההשפעה החזקה של גידול עובר ב18 מעלות צלזיוס ביכולת שלהם להיות permeabilized ידי EPS בשלבים מאוחרים של התפתחות. מצב זה מיושם בשלב הפרוטוקול 2.1. יעילות של צבע החומצה קרבוקסילית Cy5 כדי לחשוף את הרמות השונות של חדירות לראות בדרך כלל בEPS עוברי מטופלים לראות באיור 3. הדינמיקה ההתפתחותית של חלוקת הצבע בחלמון הוא ראתה גם באיור 3, חושפת קריטריון המשמש להערכת כדאיות , כפי שתואר בפרוטוקול צעד 4.2. השירות של צבע Cy5 בקביעת permeabilization עובר לאחר טיפול רעלן, קיבעון פורמלדהיד וimmunostaining בא לידי ביטוי בתוצאה באיור 4.
: לשמור-together.within-page = "תמיד"> 
התקני איור 1. טיפול עובר לשיטת EPS. הסל השטוח קרקעי משמש בdechorination וEPS צעדי חשיפה (, '). סל הפיתוח משמש לחשיפות ארוכות יותר התפתחותיות של עובר permeabilized (ב ', ב'). קאמרי השקופיות משמשת עבור חשיפות קצרות התפתחותיים והדמיה ברזולוציה גבוהה יותר של עוברים בשידור חי (C, C '. ראה טקסט עבור תיאור נוסף).

איור 2. השפעת הזדקנות על 18 מעלות צלזיוס ביעילות EPS בעוברים בשלב מאוחר. עוברים נאספו במשך שעות ואחרי הזדקנות ב18 מעלות צלזיוס למשך 20 שעה (AA פנלים ", (לוח CC"). עוברים ב18 ° C ולאחר מכן היו dechorionated ומחולקים לשתי דגימות. המדגם הראשון טופל ישירות עם 1 מ"מ Rhodamine B צבע בMBIM-T למשך 5 דקות, לשטוף ומדמיין תחת brightfield וקרינה כחולה ואדומה ערוצים (לוח AA "). המדגם השני טופל ברווח למניה (1:10 בMBIM דקות 1), שטף ולאחר מכן טופל ב1 מ"מ Rhodamine B למשך 5 דקות ולשטוף לפני ההדמיה (לוח BB "). עוברים הועלו ב ° C25 היו dechorionated והתייחסו ישירות עם EPS (1:10 בMBIM דקות 1), שטף ולאחר מכן טופלו ב1 מ"מ Rhodamine B למשך 5 דקות לפני ההדמיה (לוח CC "). עוברים היו נחושים להיות בשלב 14 ידי הקפלים בבטן נחשפה על ידי autofluorescence חלמון בערוץ הכחול (לוח א ', ב', ג'). עוברים הועלו ב18 ° C הם בלתי חדירים לפני treatmen EPSלא כפי שניתן לראות בהעדר Rhodamine B ספיגה (לוח "). טיפול EPS של 18 ° C עוברי תשואות ברמה גבוהה של חדירות כפי שניתן לראות על ידי Rhodamine B ספיגה (לוח ב '"). עוברים הועלו ב ° C25 יישארו בלתי חדירים אפילו עם טיפול EPS כפי שניתן לראות על ידי הרחקה של Rhodamine B (לוח C ").

איור 3. התאגדות של Cy5 בעוברים חדירים ובת קיימא. עוברים נאספו ב25 מעלות צלזיוס למשך 2 שעות והתיישנו במשך 14 שעות ב18 מעלות צלזיוס (שווה ערך ל 7-9 עוברי שעה 25 מעלות צלזיוס, שלב 12). לאחר dechorination, EPS טיפול נעשה (1:40 בMBIM דקות 1) ואחריו דגירה בצבע Cy5 (50 מיקרומטר בMBIM-T ל15 דקות). עוברים נשטפו שלוש פעמים בMBIM-T והועברו לסל פיתוח עם MBIM במאגר. פיתוח הורשה proceed במשך 8 שעות בטמפרטורת חדר. ספיגה של Cy5 (אדום) הוא צילם בערוץ מרחיק האדום מייד לאחר טיפול צבע וכביסה (לוח א ') ולאחר פיתוח שעות 8 (לוח ב'). הפצה של החלמון נתפס על ידי autofluorescence בערוץ הכחול. ספיגת צבע, ולכן חדירות, נתפסת להשתנות מעובר לעובר. צבע Cy5 (אדום) הוא ראה בתרגום לחלמון (הכחול), שהופך להיות מרוכז ללומן של המעי בשלב 16 (סגול, לוח ב ').

איור 4. קביעת השפעות permeabilization והתיל כספי בעוברים קבועים וimmunostained. עוברים נאספו ב25 מעלות צלזיוס למשך 2 שעות והתיישנו במשך 14 שעות ב18 מעלות צלזיוס (שווה ערך ל 7-9 עוברי שעה 25 מעלות צלזיוס, שלב 12). לאחר dechorination, טיפול EPS נעשה (1:40 בMBIM דקות 1) ואחריו דגירה בצבע Cy5 (50 מיקרומטר בMBIM-T ל15 דקות) יחד עם מתיל כספי (50 מיקרומטר MeHg, לוח ב ') או שליטת ממס DMSO (0.1% ריכוז סופי, לוח א'). עוברים נשטפו עם MBIM-T והניחו בסל פיתוח עם MBIM: בינוני M3 במאגר והתיישן במשך 8 שעות נוספות בטמפרטורת חדר. עוברים אז היו קבועים ב4% הכנת paraformaldehyde-heptane שני שלבים על ידי פרוטוקול סטנדרטי 14. צביעה בוצעה עם אנטי Fasciclin השני (ירוק ב, לינה ולבנה ב', ב ') לתייג תאי עצב מוטוריים ונוגדנים נגד elav (אדום בA, B) לתייג את כל גופי תא העצב. צבע Cy5 מתגלה על ידי הקרינה ישירה, אשר דורשת חשיפה ממושכת בשל עוצמת הקרינה פחתה בשל קיבעון (Cy5 הוא פסאודו בצבע כחול בכל הלוחות). ההשפעות של MeHg נתפסות בדפוסים וcluste סדיריםטבעת של הגופים לרוחב תא נוירון chordotonal (elav חיובי, שכותרת באדום ומסומנים בחצים לבנים בB לעומת). בנוסף, הסתעפות אופיינית למגזרי (SN) (חיצים ירוקים מוצקים ב') נתפסת להיות משתנה מאוד עם חשיפת MeHg (חיצים ירוקים מוצקים בB ") עולה בקנה אחד עם השפעות שדווחו בעבר של MeHg על העובר 15. השלכה של ינמיגזריות ומגזרית עצבים בשורשיהם נתפסות להיות עקורות בדיעבד עם חשיפת MeHg (חץ ירוק פתוח בב '). הערה: מהתיל הכספי הוא עצבי חזק. יש להקפיד ללבוש כפפות ומשקפי מגן בעת טיפול. רשות צריכה להיעשות דרך מתקן בטיחות סביבתית מוסדי ושירות.
למחברים אין מה לחשוף.
מבוא של מולקולות קטנות לעובר דרוזופילה הפיתוח מציע פוטנציאל גדול לאפיון פעילות ביולוגית של תרכובות רומן, סמים ורעלים כמו גם לחיטוט מסלולים התפתחותיים בסיסיים. שיטות שתוארו במסמך זה מתארים את שלבים שלהתגבר על מחסומים טבעיים לגישה זו, המרחיב את התועלת של מודל עובר דרוזופילה.
עבודה זו נתמכה על ידי NIH/NIEHS R03ES021581 (הוענק ל-M.D.R.) ועל ידי המרכז לבריאות הסביבה של אוניברסיטת רוצ'סטר (NIH/NIEHS P30 ES001247).
| כלוב זבוב | Flystuff.com | 59-101 | http://flystuff.com/general.php |
| קוקמיד DEA [נינול 11-ס"מ] | Stepan Chemical | קוראת להזמנה מיוחדת | http://www.stepan.com/ |
| אלכוהול אתוקסילט [Bio-soft 1-7] | Stepan Chemical | קוראת להזמנה מיוחדת | http://www.stepan.com/ |
| d-לימונן (דרגת טוהר גבוהה במיוחד) | Florida Chemical Co. | קול קורא להזמנה מיוחדת | http://www.floridachemical.com/ |
| נתרן היפוכלוריט | פישר | SS290-4 | http://www.fishersci.com/ |
| Tween-20 | פישר | BP337 | http://www.fishersci.com/ |
| PBS אבקת | סיגמא | 56064C | http://www.sigmaaldrich.com/ |
| רודמין B | סיגמא | R6626 | http://www.sigmaaldrich.com/ |
| CY5 חומצה קרבוקסילית | Lumiprobe | #23090 | http://www.lumiprobe.com/p/cy5-carboxylic-acid |
| DMSO | סיגמא | 472310-100 | http://www.sigmaaldrich.com/ |
| מגנים וסאנג M3 בינוני | סיגמא | S8398 | http://www.sigmaaldrich.com/ |
| רשת ניילון Nitex | Flystuff.com | 57-102 | |
| http://flystuff.com/misc.php ממברנת חמצן מומס (DO) | YSI | #5793 | http://www.ysireagents.com/search.php |
| 25 מ"מ עגול מס' 1 תלוש כיסוי מס' 1 | VWR | 48380-080 | https://us.vwr.com/ |
| תערובת צלחות ענבים-אגר | Flystuff.com | 47-102 | http://flystuff.com/media.php |
| Nutator | VWR | 82007-202 | https://us.vwr.com/ |