פרוטוקול זה מתאר גישת אבלציה בלייזר של שני פוטונים המתבצעת בזחלי דגי זברה, המשמשת מודל לחקר התחדשות העצם והשפעות התגובה החיסונית לאבלציה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר גישת אבלציה בלייזר של שני פוטונים המתבצעת בזחלי דגי זברה, המשמשת מודל לחקר התחדשות העצם והשפעות התגובה החיסונית לאבלציה.
לדגי זברה (Danio rerio) יש יכולת יוצאת דופן לחדש איברים ונספחים שונים. התחדשות עצם בדגי זברה נחקרה בשיטות שונות כגון קטיעת סנפירים, מריטת אבנית, טרפנציה של גולגולת וגישות מיקרוסקופיות. באמצעות מערך סריקת לייזר קונפוקלי המצויד בלייזר דו-פוטון, פותחה שיטת אבלציה בלייזר כפרדיגמת נגע לעיבוד תאים יוצרי עצם (אוסטאובלסטים) באופרקל המתפתח של זחלי דגי זברה. השיטה המתוארת כאן מאפשרת אבלציה של תאים בצורה מדויקת, שכן ניתן לכוונן את השטח, הצורה והעומק בצורה עדינה. בנוסף, שיטה זו מאפשרת הדמיה של האזור לפני ומיד אחרי האבלציה, כך שניתן לנתח השפעות קצרות טווח של הפציעה. במערך ניסויי זה, נחקרה התגובה החיסונית לאחר אבלציה של אוסטאובלסטים באזור הפגוע. עלייה בגיוס מקרופאגים נצפתה לאחר אבלציה, מה שמצביע על הרלוונטיות של נוכחותם במהלך התחדשות העצם.
דגי זברה מחדשים איברים מגוונים כגון הרשתית, המוח, הלב והלבלב1. בנוסף, דגי זברה מחדשים אלמנטים שלדיים, ולכן הם שימשו לחקר התחדשות סנפירים, קשקשים וקלוואריה (כובעי גולגולת)2. פרדיגמות ניסיוניות שונות שימשו לחקר התחדשות רקמות ועצמות, כגון כריתת סנפיר (קטיעה), שבר סנפיר, טרפנציהגולגולת 3,4, קריופציעת קריו-פציעה 5,6 או אבלציה גנטית 7,8,9. לאחרונה, גישות אבלציה בלייזר נמצאות בשימוש נרחב בדגי זברה כדי לחקור את תגובת הריפוי וההתחדשות לאחר פציעה 10,11,12,13,14.
אבלציה בתיווך לייזר שימשה בתחומים שונים של מחקר ביולוגי, כגון מכנוביולוגיה, ביולוגיה התפתחותית, מחקר התחדשות וניתוחי גידולים 10,11,12,15,16,17,18,19. ישנן מתודולוגיות שונות של אבלציה בלייזר, כגון שימוש בלייזרים YAG (איטריום אלומיניום גארנט), UV (אולטרה סגול), או 2p (שני פוטונים)לייזרים 20. אבלציה בלייזר מאפשרת הסרה של תאים בודדים או חלקים גדולים יותר של רקמות בצורה מדויקת מאוד, ומאפשרת לחקור תהליכים שונים, כגון תגובת מערכת החיסון לאבלציהסרטנית 21 או במהלך התחדשות אופרקל של דגי זברה. בדוגמה האחרונה, אבלציה אושרה על ידי היעלמות אות פלואורופור גרעיני וציטופלזמי ומכתים נמק10,22.
ידוע היטב כי התגובה החיסונית המולדת והקינטיקה המווסתת שלה חיוניות להתחדשות רקמות מתאימה. נויטרופילים ומקרופאגים הם התאים הראשונים שגויסו לאתר הפגיעה, שם הם מבצעים תפקידים שונים, כגון שחרור ציטוקינים וגורמי גדילה, הסרת פסולת תאית ועיצוב מחדש של מטריצה חוץ-תאית23. גיוס זה ותפקוד המקרופאגים שבא בעקבותיו נצפו גם בסנפירי זברה קטועים24 ובאופרקל המתפתח, שהיה נתון ל"ננודיסקציה" בלייזר שהובילה לאבלציה10 של אוסטאובלסט. בניסוי האחרון נצפתה התאוששות של מספר האוסטאובלסט, התפתחות אופרקל תקינה וגיוס תאי מערכת החיסון המולדת (נויטרופילים, מקרופאגים ותאים דמויי אוסטאוקלסט) לאזור הפגוע לאחר לייזר UV ואבלציה בתיווך לייזר דו-פוטון10. ניסויים בדגי זברה שבהם מערכת החיסון דוכאה פרמקולוגית על ידי שימוש בגלוקוקורטיקואידים הראו פגיעה בהתחדשות על חסינות לא מווסתת, מה שתומך בתפקיד התפקודי של מערכת החיסון בתיקון רקמות 3,10,25,26.
כאן מתוארת מתודולוגיית אבלציה בתיווך לייזר של שני פוטונים לחקר הביולוגיה של התחדשות עצם בפיתוח עצמות דגי זברה. בפרט, ההשפעה של גישת אבלציה אוסטאובלסט באופרקל מוצגת במונחים של התגובה החיסונית, אשר נחקרת על ידי ניטור גיוס מקרופאגים לאתר אבלציה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול המחקר קיבל אישור מ- Landesdirektion Sachsen, מספרי היתר 25-5131/564/2, DD25-5131/450/4, 25-5131/496/56, DD25.1-5131/354/87. זני דגי הזברה שבהם נעשה שימוש נשמרו על פי החוק הלאומי ובתנאים סטנדרטיים כפי שתואר קודם לכן27,28. הפרטים של כל הריאגנטים והציוד ששימש במחקר מפורטים בטבלת החומרים.
1. הכנת חומרים ופתרונות
2. גידול דגי זברה ואיסוף עוברים
הערה: זחלי זברה טרנסגניים כפולים המדווחים על נוכחות אוסטאובלסטים מחויבים [osterix:nGFP = Tg(Ola.Sp7:NLS-GFP)zf132]29 ומקרופאגים [mpeg:mCherry = Tg(mpeg:mCherry)gl23] שימשו כאן30 (איור 1A).
3. הטמעת זחלים באגרוז נמס נמוך

איור 1: ייצוג סכמטי של הליך ההטבעה. (A) Tg מהונדס כפול (osterix:nGFP; mpeg1:mCherry)29,30 זחלי דגי זברה עם אוסטאובלסטים אופרקולריים מסומנים בירוק ומקרופאגים המסומנים באדום. (ב) זרימת העבודה של הליך ההטבעה, כמתואר בשלב 3 של הפרוטוקול. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
4. הדמיה In vivo של הזחלים ואבלציה בלייזר
5. התאוששות הזחלים והדמיה למעקב אחר גיוס תאי מערכת החיסון
6. ניתוח תמונות וניתוח סטטיסטי
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אבלציה בלייזר בוצעה כמצוין בפרוטוקול לעיל. אות ה-GFP של האוסטאובלסטים באזור האבלטים נעלם מיד לאחר אבלציה. כדי לחקור את התגובה של אבלציה אוסטאובלסט במונחים של התגובה החיסונית, נוכחות של מקרופאגים ב 6 זחלי dpf לפני וב 6 hpl היה תמונה. לפני אבלציה, מעט מאוד מקרופאגים נצפו באזור האופרקל10 (איור 2). ב-6 hpl זוהתה הצטברות חזקה של מקרופאגים באזור האופרקל האבלאטד ומספר מוגבר של מקרופאגים בשדה הראייה, כולל האופרקל והאזור שמסביב לאופרקל,10 (
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אבלציה בלייזר יושמה בתחומים שונים של מחקר ביולוגי. בפרט, זה היה שימושי כשיטה לחקור התחדשות רקמות 10,11,12. לדוגמה, שינויי הגיוס והפנוטיפ של תאי מערכת החיסון המולדת נותחו לאחרונה לאורך זמן באמצעות מבחני אבלציה בלייזר UV או בלייזר דו-פוטון, יחד עם התאוששות אוסטאובלסטים באתר אבלציה בלייזר10. הדמיה חיה של גיוס תאי מערכת החיסון בוצעה עד 12 שעות לאחר הנגע (hpl); עם זאת, ניתן לת...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי קרן המחקר הגרמנית (DFG) Transregio 67 (פרויקט 387653785), DFG SPP 2084 μBone (פרויקט KN 1102/2-1) ל- FK. עבודה זו נתמכה על ידי מתקן מיקרוסקופיה קלה (פרויקט DFG 413875620), מתקן ליבה של פלטפורמת הטכנולוגיה CMCB ב- TU דרזדן. העבודה ב- TU Dresden מומנה במשותף עם הכנסות ממסים בהתבסס על התקציב שהוסכם על ידי הפרלמנט הסקסוני ('Landtag').
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| סידן כלוריד דיהידרט, CaCl2· H2O | קארל רוט | 5239.1 | |
| צלחת תרבית תאים, PS, 100/20 מ"מ | גריינר ביו-וואן | 664160 | |
| דומונט #55 Foceps | FST | 11295-51 | צורת קצה ישרה, 11 ס"מ, 0.05 x 0.02 מ"מ |
| פלקון צלחת 6 בארות | קורנינג | 353502 | |
| צלחת מיקרובאר תחתונה זכוכית | Mattek | P35G-1.5-14-C | צלחת 35 מ"מ, כיסוי מס' 1.5, קוטר זכוכית 14 מ"מ, |
| לייזר מולטיפוטון Insight X3 | ספקטרה-פיזיקה | ||
| Leica Application | Suite LAS X, Leica Microsystems | ||
| אגרוז נמס נמוך | Biozyme | 840101 | רובד Biozym, אגרוז |
| מגנזיום גופרתי, הפטאהידרט, MgSO4· 7H2O | Sigma-Aldrich | M5921 | |
| הזדווגות | זנים רבים, למשל Tecniplast | ||
| Methyleneblue | Carl Roth | A514.1 | |
| MS-222 | SIGMA Aldrich | A5040 | |
| אשלגן כלורי, KCl | PanReac AppliChem | 131494 | |
| נתרן כלורי, NaCl | Carl Roth | 3957.1 | |
| SP8 פלקון | Leica Microsystems | מצויד בלייזר מולטיפוטון Insight X3 ותוכנת Leica Application Suite | |
| מחט ניתוח נירוסטה | Bochem | 12010 | 140 מ"מ |
| SZX16 | אולימפוס | מצויד בבסיס תאורת LED SZX2-ILLTQ | |
| ארונות תרמוסטטיים TS - WTW | xylem | TS 608/2-i | לדגירה (עובר) |
| העברה פיפטה, 3.5 מ"ל | SARSTEDT | 861171 | 155 x 15 מ"מ, LD-PE, שקוף |
| Zeiss SteREO Discovery.V12 גרסה 4.7.1.0. | Zeiss | מצויד במצלמת Axiocam MRm ובתוכנת AxioVision |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.