מעקב חיה של אבות רשתית WT בודדים רקע גנטי מובהק מאפשר הערכה של תרומת איתות שאינו אוטונומי התא במהלך הנוירוגנזה. כאן, שילוב של מציאת גן, דור הכימרה באמצעות השתלה העובר בתחום הדמית confocal זמן לשגות vivo נוצל למטרה זו.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מעקב חיה של אבות רשתית WT בודדים רקע גנטי מובהק מאפשר הערכה של תרומת איתות שאינו אוטונומי התא במהלך הנוירוגנזה. כאן, שילוב של מציאת גן, דור הכימרה באמצעות השתלה העובר בתחום הדמית confocal זמן לשגות vivo נוצל למטרה זו.
החוזק הגנטי וטכני הפכו את חוליות דג הזברה אורגניזם מודל מפתח אשר ההשלכות של מניפולציות הגן ניתן לייחס in vivo לאורך כל תקופת ההתפתחות המהירה. ניתן ללמוד מספר רב של תהליכים כולל התפשטות תאים, ביטוי גנים, נדידת תאים ומורפוגנזה. חשוב לציין, הדור של מפלצות באמצעות השתלות יכול להתבצע בקלות, ומאפשר תיוג פסיפס ומעקב של תאים בודדים תחת שפעת הסביבה המארחת. לדוגמא, על ידי שילוב של מניפולציות גן פונקציונליות של עובר המארח (למשל, באמצעות microinjection morpholino) ו הדמיה לחיות, את ההשפעות של חיצוני, אותות nonautonomous תא (המסופקים על ידי הסביבה המהונדסת הגנטי) על תאי תורם מושתלים בודדים ניתן להעריך. כאן אנו מדגימים כיצד גישה זו משמשת כדי להשוות את התחלתה של ביטוי transgene ניאון כמדד עיתוי determin גורל התאation בסביבות מארח גנטי שונה.
במאמר זה, אנו מספקים פרוטוקול עבור microinjecting עוברי דג זברה כדי לסמן תאים תורמים לגרום מציאת גן בעוברים מארחים, תיאור של טכניקת ההשתלה השתמשה כדי ליצור עבר chimeric, ואת הפרוטוקול להכנה והפעלה בתוך confocal הזמן לשגות vivo הדמיה של עוברים מרובים. בפרט, ביצוע הדמיה multiposition הוא קריטי כאשר משווים עיתוי אירועים כגון התפרצות של ביטוי גנים. זה דורש איסוף נתונים מתוך שליטה מרובה ועובר ניסיוני מעובד בו זמנית. גישה כזו ניתן להרחיב בקלות ללימודים של השפעות חיצוניות בכל איבר או רקמה של בחירה נגישה לחיות הדמיה, ובלבד השתלות ניתן לכוון בקלות על פי מפות גורל עובריות הוקמו.
היכולת לחזות תהליכים התפתחותיים חשובים בתוך חוליות vivo ב תרמה להפיכת דג הזברה כמודל מפתח ללימוד תנאים נורמלים ומחלות (הנסקרת ב 1, 2). בפרט, הרשתית העצבית היא חלק בלתי נגיש של מערכת העצבים המרכזית. הרשתית משאיל את עצמו לבצע מחקרים בקלות הנוירוגנזה בשל מבנהו מאורגן, אך פשוט יחסית, וסוגים נוירון שלה שמור ביותר על פני מינים בעלי חוליות 3. דינמיקה של התנהגויות הסלולר כגון התפשטות, יציאת מחזור התא, חלוקת תא סימטרית, מפרט גורל, בידול, והיווצרות מעגלים עצבית ניתן בעקבות לאורך כל התהליך של retinogenesis, אשר הושלם ברשתית המרכזית של דג הזברה על ידי 3 ד postfertilization ( 4 DPF), 5,נ"צ "> 6, 7.
יתר על כן, הדרישות הפונקציונליות של גנים שונים בכל השלבים שהוזכרו לעיל ניתן להעריך בו זמנית ברשתית דג הזברה, מתן יתרון על פני דגמים חוליות אחרים בהם פנוטיפים וכתוצאה מיישום של טכניקות נוקאאוט גנטי ניתן להעריך רק בבדיקה שלאחר המוות של קבוע רקמות. בפרט, השימוש בקווים מהונדסים שבו אנו יכולים לחזות את ולנטר את הביטוי של חלבוני ניאון כמו transgenes כתב ברשתית, מאפשר לנו להשיג החלטה זמנית של ביטוי גנים העומדים בבסיס ראשיתו של סוג תאים עצבי בפרט. בשל ההתפתחות המהירה של דג זברה, אירועים אלה ניתן דמיינו בתקופה התפתחותית כולו, ובכך לספק תובנה עמוקות יותר את החשיבות הזמנית של ביטוי גנים ביחס לרכישת זהות תאים עצבית ועל התנהגות תא.
לבסוף, גישות אלה ניתן לשלב ביעילות של דג הזברה עם הדור של הכימרה באמצעות השתלות, וכתוצאה מכך תובנות שני היבטים מרכזיים של תפקוד הגן. ראשית, בחינת תאים המושתלים מעובר תורם, שבו גן מסוים ופל תוך שהם מפתחים בסביבת סוג ברה ללא תווית, מאפשר לנו להשיג מידע רלוונטי על תפקוד גן באופן תא אוטונומי. זה מוביל לתובנות חשובות לגבי הפונקציה של גורמים הקובע גורל רשתית בתוך ובתאים הם באים לידי ביטוי בדרך כלל. זה בא לידי ביטוי על ידי בחינה של התוצאה גורל התפתחותי של אבות כי כבר לא יכול ליצור חלבון פונקציונלי מן הגנים האלה 4, 6, 8, 9. ניצול גישה זו, הראינו כי גורמים הקובעים גורל רב (למשל, Vsx1, Atoh7, Ptf1a, Barhl2) לפעול תא-autonomously לנהוג גורלות עצביים ברשתית ספציפית; חוסר ביטוי גנים מוביל בעיקר למתג גורל, כך התאים עם גן המציאה להישאר קיימא על ידי אימוץ גורל 4 תאים חלופי, 6, 7, 10. שנית, ניסויי כימרי כזה יכול לשמש כדי להעריך כמה פרא סוג אבות להתנהג כאשר הם מפתחים בתוך סביבות גנטיות שונות. לדוגמא, על ידי השוואת התפתחות תאי WT שבדרך כלל לבטא את גן של עניין (ו transgene כתב) בתוך WT לעומת סביבת מארח מניפולציות (למשל, נוקאאוט גנטי / מציאה), את ההשפעות הנובעות על ביטוי גני גורל תא ניתן להעריך . חוסר סוגי נוירונים מסוימים בסביבת המארחת, למשל, מוכיח להשפיע על התנהגות אב סוג בר באופן תאים שאינם אוטונומי, להטות אותם לכיוון הבחנה לתוך o מיוצגת כראויr חסר סוגי נוירונים 4, 7, 11, 12. בהתחשב בכך נוירונים ברשתית נולדים צו histogenic נשמר על ידי ביטוי מתוזמן ברצף של גנים הקובעים גורל ספציפיים עצביים (ביטוי גני גורל) (הנסקרת ב 13), השתמשנו בשיטות אלה כדי להדגים כיצד התזמון של ביטוי גני גורל אבות סוג ברים מושפע כאשר אבות כאלה לפתח בסביבות מארח רשתית עם קומפוזיציות הסלולר סוטות מושרות. כאן, אנו מתארים גישות אלה כעדות איך השילוב לסטנדרטים יחסית בשימוש נרחב בטכניקות מאפשר בחינת המועדים של ביטוי גני גורל בפיתוח אבות רשתית 8, 9.
פרוטוקול זה מתאר גישה ניסויית שילוב הדמיה זמן לשגות עם הקלות של לכללהרכיב השתלת בעובר דג הזברה פיתוח vivo לשעבר כדי לעקוב אחר תאים בודדים mosaically שכותרתו לאורך כל תקופת retinogenesis התפתחותית. על ידי ביצוע מניפולציות גן פונקציונלי או בעובר המארח, העובר התורם, שניהם או אף אחד, אפשר להעריך את האוטונומיה תאים של תפקוד הגן. גישה זו ניתן להתאים נרחבת לשאלות מחקר דומות בכל מערכת אחרת עבורו הרכיבים הבודדים המפורטים כאן מתאימים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הנהלים בוצעו על פי הוראות הקוד המועצה למחקר רפואי ובריאות הלאומית של אוסטרליה עיסוק לטיפול ולשימוש בחיות ואת אושרו על ידי ועדות האתיקה של המוסד הרפואי.
1. הכנת דג הזברה
2. הכנה עבור Microinjection
3. Microinjection של Morpholinos ו / או mRNA לעוברי שלב-תא יחיד
הערה: microinjections משמשת כדי לסמן את כל התאים תורמים להכין את סביבות מארחת השונות (מלא מציאת גן) ולערב זריקות של mRNA או מולקולות אנטיסנס morpholino 20, 21.
4. הכנה עבור השתלות
הערת ontent ">: השתלות משמשות ליצירת עבר chimeric המאפשרים את ההשפעות של סביבות מארח גנטי שונות יוערך בתוך אבות תורם מקבילים WT 9, 22, 23.5. דור כימרה באמצעות blastula השתלה
6. הגדרת הדמיה חיה
הערה: הגודל הקטן שקיפות אופטית של דג הזברה בשילוב עם ההתפתחות המהירה אפשרו לה להיות מודל חוליות מפתח בתחום ההדמיה vivo של תאים ואיברים שונים. הדמיה יכולה להתבצע על מגוון רחב של מיקרוסקופים, אשר יהיה שונה התקנה ופרמטרים. הסעיפים הבאים מתאר את התקנת הדמית confocal מתאימה הדמיה של התפתחות רשתית 5, 8.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
עבודה זו מציגה פרוטוקול ניסוי להעריך שינויים בעיתוי ביטוי גנים כאשר אבות רשתית סוג בר להתפתח בתוך עובר מארח morphant. עובר מארח ניסיוני הם morphants Ptf1a, אשר חסרים את interneurons האופקי amacrine ביניים הנולד של הרשתית 7, 26. אלה היו לעומת שליטה לארח עוברי, אשר הוזרקו עם morpholino שליטה סטנדרטי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הבנתי את המידה שבה תאי שכנים להשפיע עיתוי של הביטוי של גורמים בקביעת גורל תא חיוני חיוני כאשר מכוונים להורות עוברי או מושרה ביעילות תאי גזע מולטיפוטנטיים להתמיין לסוג תא ספציפי שלאחר mitotic או אפילו רקמה בדוגמת. יתר על כן, בחינת האירועים המולקולריים האלה בתאים המתפתחים של החי בנוסף מספק דינמית רלוונטי (זמן ומרחב) מידע על הקשרים הסלולר המסוימים בקשר עם אירועים אלה in vivo. מחקרים כאלה לא ניתן להשיג בקלות בכל דגמי החוליות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי ARC DECRA כדי PRJ (DE120101311) ועל ידי (DFG) מענק מחקר כדי LP (PO 1440 / 1-1). המכון לרפואה רגנרטיבית האוסטרלי נתמכת על ידי קרנות מממשלת מדינת ויקטוריה הממשלה הפדרלית האוסטרלית. אנו מכירים ד"ר ג'רמי נג צ'י Kei, שניהל הניסויים שתוארו כאן כפי שפורסם Kei et al. 2016. אנו מודים על הוראות דג מהונדס מפרופ Higashijima ותודה פרופ. טרנר רופ למתן של pCS2 + פלסמיד וד"ר וילקינסון להפקת בונה H2B-RFP ו H2A-GFP. אנו מודים צוות המתקן FishCore (אוניברסיטת מונאש) עבור מטפלת החיות שלנו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ביולין | BIO-41025 | ימים לפני, לאטום בפרפילם למניעת ייבוש ולאחסן ב-4 & #176; C | |
| אגרוז נמס נמוך | Sigma | A9414-100G | ניתן להכין בנפח גדול יותר, לחמם במיקרוגל לנוזל ולאחר מכן לשמור מותך ב 40 & # 176; C אמבט מים. ניתן להכין 1 מ"ל אליקוטים (אחד לכל קבוצת עוברים שהורכבו). |
| ניתן להשתמש בצינור נימי זכוכית borosillicate ללא נימה | SDR Scientfic | 30-0035 | חלופות בקוטר דומה |
| בצינור נימי זכוכית borosillicate עם נימה | SDR Scientfic | 30-0038 | חלופות בקוטר דומה |
| צלחות פטרי מזכוכית (קוטר 60 מ"מ) | אספקת מדע | 1070506 | כל חלופת זכוכית בכל גודל |
| צינור הזרקה (2 מ') | Eppendorf | 524616004 | זה מחבר את מחזיק המחט למזרק במהלך ההשתלה |
| תבנית מיקרו-הזרקה (תבנית פלסטיק עם בליטות בצורת טריז) | כלי מדע אדפטיביים | PT-1 | עם צורה דומה יכולות להיות שימוש |
| במיקרו-מחט מחזיק | Narishige | M-152 | כל חלופה המתאימה לקוטר החיצוני של מחטי ההזרקה ניתן להשתמש |
| במזרק מיקרו | Narishige או Eppendorf Femtojet | מזרק פנאומטי באמצעות | |
| מיקרומניפולטור | Coherent Scientific | M330IR | ניתן להשתמש בחלופות דומות |
| מיקרו-מעמיס | Eppendorf | 5242956003 | |
| שמן מינרלי | Sigma | M5904-500ML | |
| מושך מחטים | Sutter Instruments | דגם P-2000 | ההגדרות המשמשות לחולץ זה הן: H 430, Fil 4, Vel 50, Del 225, Pul 75. ניתן להשתמש בכל מושך מחט אם הוא מביא לממד קצה מתאים |
| Parafilm | Interpath | PM996 | כל סרט פרפין |
| פסטר פיפטה פלסטיק | Samco Scientific | 202 | |
| Pasteur פיפטה זכוכית | Hirschmann Laborgeraete | 9260101 | |
| Pronase | Sigma | P5942-25MG | פרוטאז מסוג XIV |
| N-phenyl thiourea | Sigma | P7629-25G | PTU הוא רעיל וניתן להכין אותו כתמיסת מלאי כדי למנוע חשיפה תכופה לאבקה, התייעץ עם MSDS לפני הרכישה/שימוש. |
| מיצוי ג'ל Qiaquick | Qiagen | 28704 | ניתן להשתמש בכל חלופה לטיהור DNA |
| Rneasy Mini | Qiagen | 74104 | ניתן להשתמש בכל חלופה לטיהור RNA ניתן להשתמש בערכת |
| SP6 mMessage | Qiagen | AM1340 | כל חלופה לתמלול DNA באמצעות SP6 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.