$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
השימוש בדג הזברה כמודל לחקר התפתחות ומחלות לב וכלי דם מציע מגוון יתרונות, כולל שימור גבוה של תפקוד הגנים, שקיפות אופטית, התפתחות קרדיווסקולרית מהירה ועלות זולה יותר בהשוואה למודלים מסורתיים in vivo 1. מורפולינו אוליגונוקלאוטידים (MOs) הם הכלים הנפוצים ביותר להפלת גנים אנטי-סנס עבור מודל דג הזברה. MOs משמשים לעתים קרובות לקביעת פנוטיפ או לחקירת תפקוד הגנים. ד"ר ג'יימס סאמרטון פיתח בתחילה את מערכת אספקת המורפולינו לעיכוב in vivo של תרגום mRNA כניסיון לפתח טיפולים לפגמים התפתחותיים אנושיים 2,3. MOs שימשו לאורגניזמים מודלים in vitro ו-in vivo כדי להפיל גנים ולחקור את ההשלכות של הפלה זו על הפנוטיפ. זה נעשה על ידי התבוננות בשינויים בהתפתחות של איברים ספציפיים, למשל, הלב. הפלת גנים ספציפיים ללב בעוברי דג זברה WT הובילה לכשל בפעימות לב תקינות, מה שמעיד על התפקוד החיוני של גנים אלה להתפתחות הלב 4,5. פנוטיפים אלה ניצלו על ידי הזרקה משותפת של mRNAs עבור הגנים הספציפיים. מחקר שכלל טרופונין לב T (Tnnt2) הראה כי ביטוי של mRNA tnnt2 באורך מלא יכול להציל פנוטיפים סרקומרי הנגרמים על ידי מורפולינו נוקדאון6. מחקר אחר גילה כי ניתן לשחזר את שלמותם של רצועות A ודיסקי Z על ידי ביטוי יתר של ה-mRNA הרגולטורי של שרשרת השרשרת הקלה של מיוזין (cmlc2) במורפנטים cmcl2 7.
MOs משמשים בדרך כלל כדי להפיל ביטוי גנים על ידי התמקדות בשחבור קדם-mRNA או על ידי חסימת תרגום. MOs חוסמי חיבור נקשרים ומעכבים קדם-mRNA על ידי עיכוב החיבור. חסימה תרגומית מתרחשת כאשר ה-MO נקשר לאזור ה-5' הלא מתורגם של mRNA משלים כדי לעכב את מכלול הריבוזום. MOs הם השיטה הספציפית לגנים הנפוצה ביותר להפיל ביטוי גנים עבור מודלים in vivo ; הם גם חומרי חסימת ה-mRNA היעילים ביותר המשמשים בתרביות תאים. המורפולינו עצמו מורכב בדרך כלל משרשרת קצרה (בסביבות 25) של בסיסי תת-יחידות מורפולינו. כל תת-יחידת MO כוללת בסיס חומצת גרעין, טבעת מורפולין וזרחן לא יוני. מנגנוני הפעולה השונים של שני סוגי ה-MOs מחייבים בדיקות שונות כדי לאמת את יעילות הנוקדאון. עבור MOs חוסמי תרגום, ניתוח כתמים מערביים הוא מבחן היעילות האמין ביותר, מכיוון שאין לייצר את החלבון המעניין עקב חסימה של אתר התחלת התרגום ATG. MOs אינם פוגעים ישירות ב-mRNA המטרה שלהם; במקום זאת, הם נקשרים לאזורים ספציפיים ומעכבים את הביטוי עד שהם מתפרקים באופן טבעי. עם זאת, ה-MOs חוסמי החיבור משנים את ה-pre-mRNA על ידי גרימת שינוי אחוי, אותו ניתן לאמוד על ידי תגובת שרשרת פולימראז הפוכה (RT-PCR) ואלקטרופורזה של ג'ל.
שלושה חלקים מכריעים בתהליך סינון ה-MOs חייבים להיות סטנדרטיים: (i) יש לכוון את עקומת מינון ה-MO לזיהוי פנוטיפי. עקומת המינון מראה גם את המינון הקטלני 50 (LD50: המינון שבו 50% מהעוברים המוזרקים מתים) עבור כל MO שנבדק כדי לשפר את היכולת לייעל 'אות' פנוטיפי לעומת 'רעש' מחוץ למטרה3. (ii) המינוח הפנוטיפי שהותאם צריך להיות מתועד היטב; תיאור פנוטיפי מדויק וקל להבנה הוא קריטי כדי לספק הסברים נרחבים המבוססים על הספרות הקיימת וניסיון החוקרים כדי להקל על שיתוף מידע בין אלה שלא בדקו ישירות את העוברים. (iii) שפה מוגדרת היטב מקלה על איסוף נתונים באופן מרכזי ממסד הנתונים של מורפולינו8.
במחקרי נוקדאון MO עבור גנים לבביים, יש לנטר את פעילות הלב של בעלי חיים ואת דינמיקת זרימת הדם על מנת לקבוע את ההשפעה של ניסויי נוקדאון MO על תפקוד מערכת הלב וכלי הדם. ניתוחים כאלה דורשים הדמיה בזמן אמת של מערכת הלב וכלי הדם ברזולוציה גבוהה. עור דג הזברה שקוף בשבוע הראשון להתפתחות, ומאפשר הדמיה של הלב וזרימת הדם באמצעות מיקרוסקופיה. להערכת תפקוד הלב, הפרמטרים הפיזיולוגיים המחושבים ביותר הם קצב הלב ותפוקת הלב, כמו גם קיצור חלקי, שינוי שטח חלקי ושבר פליטה. ניתן למדוד את מהירויות זרימת הדם על ידי מעקב אחר RBCs נעים, ומדידות אלו משמשות לקביעת רמות מתח גזירה, גורם מכניוביולוגי מכריע על תאי אנדותל. הערכה כזו דורשת הקלטת סרטי זמן-lapse ללב פועם ודם זורם באמצעות מיקרוסקופ הפוך או סטריאומיקרוסקופ המצויד במצלמה מהירה.
מאמר זה מראה כיצד לתכנן, להכין ולהזריק מיקרו מורפולינו חוסם תרגום כנגד גן מעניין לחלמון של עוברי דג זברה שזה עתה הופרו כדי להפיל את תפקוד הגנים. הוא גם יראה הצלת "מורפנטים" אלה על ידי הזרקה משותפת של mRNA המקודד גן זה. לאחר מכן ננתח את היעילות של מיקרו-הזרקות מורפולינו באמצעות אפיונים פנוטיפיים כמו גם ניתוחים מבניים ותפקודיים לבביים. גישה זו תודגם על גן לבבי שנחקר בהרחבה, hand2.