$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
בשנת vivo הדמיה מספק ראיה ישירה של התנהגויות הסלולר בהקשר הפיזיולוגי ביותר. השקיפות של עוברי דג זברה, ההתפתחות המהירה והחיצונית שלהם מגוון עשיר של כלים גנטיים המאפשרים תיוג פלורסנט תרמה כולם בשימוש הגובר של מיקרוסקופיה in vivo על מנת להבהיר את הדינמיקה של אירועים התפתחותי חשובים. בדיקות הדמיה של התפתחות מערכת עצבים של דג זברה יש למשל הרחיבו את הידע שלנו מאוד של ההתנהגות של ובתאים עצביים ועל גורל הצאצאים שלהם כוללים שילוב ההגירה, בידול המעגל הבא שלהם 1-8.
השלב מוגדר כעת לחקור את הדינמיקה subcellular שבבסיס התנהגויות הסלולר אלה. ואכן, דג זברה כבר מנוצל ככלי ביולוגיה של תא vivo. עכשיו זה אפשרי לדמיין המיטוכונדריה 9-11, centrosomes 2,8,12-14, Golgi 15, שלד התא microtubule 4 ו אקטין 16, endosomes 17 ורכיבים של קרום הפסגה מורכבים 1,18, בין מבנים subcellular אחרים עוברי דג הזברה in vivo. עד כה, הרבה ממה שידוע על הפונקציה של אברונים אלה מגיעים מלימוד התנהגותם בתאים בתרבית. בעוד מחקרים במבחנה ב הניבו תובנה אדירה לתוך ביולוגיה של התא, התאים בתרבית לא מייצגים במלואם את המורכבות של המצב vivo ולכן לא בהכרח משקפים את תפקוד ודינמיקה של אברונים subcellular in vivo. עוברי דג הזברה מציעים קיימא בחלופה vivo לבחינת הדינמיקה subcellular.
כפי חוליות, דג זברה להחזיק מערכות איברים רבות (למשל, רשתית עצבית) כי הם הומולוגיים לאלה שנמצאו מיני יונקים. בנוסף, עוברי דג הזברה משמשים יותר ויותר למודל מחלות אנושיות 19,20 , כולל אלה הקשורים בתפקוד centrosomal (למשל, מיקרוצפליה 21 amaurosis מולדים לבר 22) ו לתפקוד המיטוכונדריה (למשל, מחלת פרקינסון 23, tauopathies 10,24 ובארט תסמונת 25). הדמיה בשנת vivo ברמה התאית ו subcellular במקרים אלה יאפשר הבנה טובה יותר של ביולוגיה של התא הבסיסי מצבים פתולוגיים אלה.
המטרה הכללית של השיטות שתוארו כאן היא לספק מדריך מקיף לחקור אברונים מבנים subcellular אחרים עוברי דג הזברה באמצעות במיקרוסקופ אור vivo. עבודת הזרימה כולו מעורבת הדמית מעקב מבני subcellular in vivo מתוארת - מגישות תיוג גנטיות, ליצירה להביע זמנים ודגים מהונדסים יציבים, ולבסוף הדמיה באמצעות שדה רחב מיקרוסקופיה confocal. בעוד כל אחד proc אלהedures משמש מעבדות דג זברה רבות, בפרוטוקולים מתוארים ממוטבות יעילות לחקירת הדינמיקה של מבני subcellular. שני היבטים ספציפיים של העבודה המתוארת כאן מתחייבים להזכיר: ראשית, השימוש במערכת ביטוי Gal4-כטב"מ בתצורות מרובות אברונים תווית גנטי-סוגי תאים מסוימים. שנית, השוואה ישירה של שדה רחב מיקרוסקופיה confocal למבני subcellular תמונת in vivo.
אסטרטגיות שוטפות אברונים תווית גנטית ומבני subcellular אחרים דג זברה או לעשות שימוש 1,4,8 mRNA כתרים או בונה מבוסס DNA שבו אלמנטי אמרגן ישירות לנהוג הביטוי של חלבוני היתוך 9,14,15. במבחנת תוצאות RNA כתרים הועתקו מהירה ביטוי רחב, שאינו רקמות ספציפיות זאת. בנוסף, רמות הביטוי להפחית לאורך זמן כמו RNA כתרים הוא מדולל או מושפל. לכן השימוש RNA מבוססבונה לבחון הדינמיקה אברון בשלבים מאוחרים יותר בהתפתחות מוגבלת (בדרך כלל עד 3 ימים לאחר ההפריה).
ניתן להתגבר על מגבלות אלה באמצעות בונת DNA, שבו שליטה במרחב ובזמן של ביטוי נקבעה על ידי גורמי אמרגן ספציפיים. כאשר בונה מבוססת DNA משמשת בהקשר של השיפורים המשמעותיים במערכת Gal4-כטב"מ לרמות ביטוי transgene הם נצפו 26,27. במערכת ביטוי bipartite זה, אלמנטים האמרגן תא ספציפי מסוג לנהוג הביטוי של Gal4 activator תעתיק, בעוד גנים הכתב הם משובטים במורד הזרם של רצף הפעלת Gal4 מחייב במעלה הזרם (כטב"מ). על ידי שילוב של כתבים כטב"מ עם נהגי Gal4 מתאימים, ביטוי יכול להיות מוגבל-סוגי תאים מסוימים, לעקוף את הצורך לשבט גני כתב מאחורי יזמים שונים בכל פעם דפוס ביטוי מבוקש הוא רצויה. יתר על כן, הביטוי של גני כתב מספר כטב"מ יכול להיותמונע על ידי מפעיל Gal4 יחיד. מערכת Gal4-כטב"מ ובכך מספקת גישה גנטית צדדית וגמישים תיוג subcellular.
שדה רחב ומיקרוסקופים confocal הם סוסי העבודה של ברוב המעבדות. מערכות-שדה רחב משתמשות בדרך כלל מנורת קשת כמקור אור לזהות את האור הנפלט עם מצלמה רגישה כי הוא מוצב בסוף נתיב האור. שיטת הדמיה זו מוגבלת בדרך כלל כדי דגימות רזה כמו out-of אור המוקד מטשטש מידע הפוקוס בדגימות עבות. מיקרוסקופים confocal שונים ממערכות רחב בתחום בכך שהם בנויים להעדיף אותות שמקורן במישור המוקד על פני אלה שמקורן מחוץ לפוקוס (כלומר, "חתך אופטי") 28. כדי להשיג חתך אופטי חריר מושם בנתיב פליטה בעמדה המצומד אל מקור האור לנקודה. לייזרים משמשים כמקורות אור אותות מזוהים עם צינורות מכפילים (PMTs). מבחינה מעשית, לייזרקרן הוא סחב על המדגם, נקודה אחר נקודה ואת פליטת הקרינה בכל נקודה (פיקסל) הוא זוהה על ידי PMT.
כאן אנו תמונה זהה מאוד מבנים subcellular לחיות עוברי דג הזברה הן באמצעות שדה רחב מיקרוסקופיה confocal לספק השוואה ישירה של שתי שיטות מיקרוסקופיה. המטרה הבסיסית של מתן השוואות כאלה היא להציע הנחיות לבחירת טכניקת מיקרוסקופיה המתאימה ביותר עבור השאלה ספציפית בהישג היד.
באמצעות הגישות המתוארות כאן אנחנו מדגימים תיוג גנטי המבוסס Gal4-כטב"מ של מיטוכונדריה centrosomes. אברונים אלה הם צילמו ב-תאים מסוגים שונים של מערכת העצבים בתאי השריר באמצעות מיקרוסקופ שדה רחב ו confocal כדי להדגים את התאמתו של כל שיטת הדמיה. השיטות שתוארו כאן ניתן להתאים בקלות על חקירת אברונים אחרים ומבני subcellular בעובר דג הזברה לחיות.