$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
In questo caso, descriviamo l'applicazione pratica della pipeline per la quantificazione dell'immagine e la genotipizzazione degli embrioni pubblicata altrove3. Il flusso di lavoro per il metodo è illustrato nella Figura 1. Per illustrare come utilizzare questo metodo, ISH è stato eseguito per dnmt3bb.1 in embrioni da 33 hpf da un incrociodi w84X/22 bit (Figura 2). 130 embrioni sono stati immagini utilizzando le stesse condizioni di illuminazione descritte nel protocollo ed etichettandoli con un numero univoco. Dopo l'imaging, ogni embrione è stato trasferito in un tubo PCR per la genotipizzazione. A questo punto, l'analisi dell'immagine è stata eseguita per attribuire un valore di intensità pixel a ogni immagine. Il genotipo è stato quindi assegnato all'immagine corrispondente e i valori di intensità dei pixel raggruppati in base al genotipo per l'analisi statistica. È stata rilevata una diminuzione dell'espressione dnmt3bb.1 nei mutanti runx1W84X/W84X (Figura 2A,B)3, in accordo con le osservazioni precedenti5. È interessante notare che gli embrioni eterozigosi runx1W84X/z non hanno mostrato differenze significative nell'espressione di dnmt3bb.1 (Figura 2A,B) rispetto ai suoi fratelli di tipo selvaggio, suggerendo che una copia di Runx1 è sufficiente a mantenere l'espressione dnmt3bb.1 a livelli appropriati.
Molti mutanti di pesce zebra non riescono a mostrare un fenotipo embrionale che altrimenti può essere rilevato utilizzando altre tecnologie di perdita di funzione come gli oligonucleotidi morfono (MOs). Questa discrepanza può essere attribuita a una serie di cause tra cui effetti off-target, compensazione delle proteine materne, un allele ipomorfico23 o il fenomeno recentemente scoperto di compensazione genetica24,25,26,27. In questo esempio, ci è stato chiesto se l'espressione runx1 è stata ridotta o persa nei mutanti lmo4auob100 poiché i dati pubblicati in precedenza utilizzando un MO lmo4a hanno suggerito che runx1 è diminuito in morfianti lmo4a 28. In questo caso, l'analisi non ha rivelato differenze significative nell'espressione runx1 tra il tipo selvaggio e lmo4auob100 omozygous mutanti3 (Figura 3A,B). Ulteriori analisi per singolo embrione qPCR hanno mostrato che c'era una piccola ma significativa diminuzione dell'espressione runx1 nei mutanti lmo4auob100 (Figura 3C). Pertanto, è possibile che la quantificazione delle immagini non sia in grado di rilevare piccole differenze nei livelli di espressione. In alternativa, la mancanza di differenza tra i genotipi rilevati è reale e gli esperimenti qPCR stanno rilevando cambiamenti nell'espressione runx1 in altri tessuti come il telenchephalon dove sono espressi sia lmo4a che runx1. I ricercatori dovrebbero sempre verificare i loro risultati con un metodo indipendente come qPCR, ma idealmente arricchendo per il tessuto di interesse dalla citometria di flusso, per esempio.
In rari casi in cui l'ISH ha un elevato background (Figura 3D), il valore di intensità dei pixel di quest'area è così alto che la sottrazione dal valore del segnale produce un numero negativo e in tali casi tali embrioni verrebbero esclusi dall'analisi. Nella nostra esperienza, questo si è verificato in circa lo 0,4% degli embrioni sondati runx13 ma può variare tra esperimenti, sonde o lotti di reagenti. Anche se questo potrebbe essere una limitazione del metodo, la bassa frequenza di sfondo elevato è molto improbabile che influenza i risultati complessivi.
Per testare l'effetto della selezione di diverse aree per le correzioni di fondo, abbiamo prima misurato l'intensità dei pixel del segnale ISH runx1 in embrioni da 28 cvf, utilizzando diverse regioni per le correzioni dello sfondo (Figura 4). Sono state selezionate quattro diverse regioni: due nella regione trunk (R1 e R2), una nella regione del tuorlo (non macchiata, ma probabilmente accumulerà una colorazione di fondo) e un'area più piccola anteriore al ROI (R4, Figura 4B). La misurazione dell'intensità dei pixel in queste regioni ha mostrato una differenza di intensità relativamente stabile tra il ROI e entrambe le aree di sfondo (Figura 4C). Tuttavia, R3 ha sempre mostrato valori molto elevati (al di sopra di quelli del ROI). Dopo l'inversione e la conversione a 8 bit, la regione del tuorlo appare molto luminosa e quindi non è adatta per l'uso come correzione dello sfondo. R2 era più vicino al ROI, ma conteneva un segnale ISH, e usarlo per la correzione diminuiva l'intensità media dei pixel rispetto a R1 (situata più dorsalmente, lontano dal segnale ISH) o R4. Pertanto, R1 o R4 sono aree appropriate che possono essere utilizzate per la correzione dello sfondo (nonostante l'area di R4 sia inferiore a quella di R1). Successivamente, abbiamo voluto confrontare come l'utilizzo di R1 o R4 ha influenzato i risultati quando si confronta l'espressione runx1. Per questo, abbiamo incrociato dll4- eterozygotes29 e analizzato l'espressione runx1 nel tipo selvatico selezionato casualmente e dll4-/-embrioni (Figura 4E). Sebbene l'utilizzo di R1 o R4 per la correzione in background influisca sui singoli valori, l'intensità media dei pixel all'interno dello stesso genotipo non era significativamente diversa (Figura 4E). Inoltre, il confronto dell'espressione runx1 produce ancora valori di intensità medi simili tra genotipi utilizzando aree R1 o R4 come correzione dello sfondo (rispettivamenteR1eR418,2). Nel loro insieme, abbiamo concluso che, sebbene la scelta dell'area di base sia importante, i criteri principali sono che non includono le regioni del tuorlo (soggette all'accumulo di macchie di fondo) e che non dovrebbero contenere macchie (specifiche) che potrebbero alterare i valori di intensità dei pixel dello sfondo.

Figura 1: flusso di lavoro della quantificazione parallela dell'immagine e del protocollo di genotipizzazione. Gli embrioni raccolti da un incrocio di pesci eterozici per un allele mutante vengono sondati per il gene misurato con un protocollo ISH standard. Dopo l'imaging, il DNA genomico viene estratto utilizzando il protocollo HotSHOT aggiungendo il buffer di lisi direttamente all'embrione in un tubo PCR da 0,2 mL, seguito da un'incubazione di 30 min a 95 gradi centigradi. Questo DNA viene utilizzato per la genotipizzazione degli embrioni da PCR, PCR e polimorfismo a lunghezza del frammento di restrizione (RFLP), saggi KASP o qualsiasi altro metodo appropriato. Parallelamente, le immagini per ogni embrione vengono invertite e convertite in scala di grigi a 8 bit. I ROI di forma e dimensione identiche contenenti il segnale ISH (giallo) e lo sfondo (blu) vengono selezionati e misurati manualmente. Le misurazioni, assegnate ai genotipi corrispondenti, vengono analizzate statisticamente. Figura adattata da Dobrzycki et al.3Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: La quantificazione delle immagini nei mutanti runx1 rivela livelli ridotti di espressione di dnmt3bb.1 da parte di ISH. (A) Esempi di immagini di ISH in 33 hpf wild type (blu), runx1/W84X (verde) e embrioniw84X/W84X (arancione), che mostrano l'espressione dnmt3bb.1 nell'aorta dorsale. (B) I valori di intensità dei pixel di dnmt3bb.1 mRNA negli embrioni runx1W84X/W84X(n. 36) sono significativamente diminuiti rispetto ai tipi selvatici (n.32) e agli eterozigoti (n.62) (ANOVA, p < 0,001). I coefficienti di variazione sono rispettivamente 24%, 22% e 21% per gruppi selvatici, eterozigote e mutanti. Il punto dati blu, verde e arancione corrisponde alle immagini di esempio del pannello A. Le barre rappresentano la media , s.d. ,p<0.001 (Games-Howell post-hoc test). Figura adattata da Dobrzycki et al.3Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Misurazione dei livelli di espressione runx1 da ISH nei mutanti lmo4auob100. (A) Immagini rappresentative di ISH per runx1 in 28 hpf wild type (blu), eteroziggous (verde) e lmo4auob100/uob100 (arancione) embrioni, mostrando l'espressione nell'aorta dorsale. (B) Quantificazione del segnale mRNA runx1, rilevato da ISH, da 28 hpf wild type (n.15), lmo4a etesoygous lmo4a(/- (het) (n-34) e lmo4auob100/uob100 embrioni mutanti (n.18) da una frizione non mostra alcuna differenza significativa nell'intensità pixelnaria di runx1 tra i diversi genotipi (ANOVA,> p 0.6). Il punto dati blu, verde e arancione corrisponde alle immagini di esempio del pannello A. Le barre rappresentano i Boxplot media (s.d. (C) che mostrano i livelli normalizzati di mRNA runx1 (2-CT) in singolo tipo selvaggio (blu; n.12) e lmo4auob100/uob100 (mut, arancione n-12) embrioni, misurati da qRT-PCR, che mostrano i livelli di runx1 nei mutanti rispetto al tipo selvatico. p < 0,05(t test). (D) Esempio di esperimento ISH su un embrione da 28 cv (colorato per runx1, punte di freccia gialla) che mostra uno sfondo elevato. Figura adattata da Dobrzycki et al.3Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Effetto della correzione dell'intensità di sfondo sui risultati della misurazione. (A) Immagine rappresentativa della colorazione runx1 ISH in un embrione di tipo selvatico a 28 hpf. (B) Stessa immagine dopo l'inversione e la conversione a 8 bit. La regione di interesse (ROI) è evidenziata in verde e quattro diverse aree utilizzate per la correzione dello sfondo (R1-R4) sono evidenziate in giallo. (C) Misurazioni dell'intensità dei pixel grezzi in tutte le regioni mostrate nel pannello B. Notare che l'intensità in R3 (yolk) è costantemente superiore al segnale ISH effettivo nel ROI (n. 11). (D) Livelli di espressione Runx1 nel ROI utilizzando le aree di sfondo R1, R2 e R4. Aree per ROI, R1, R2 e R3-28500 pixel; R4-8500 pixel. Si noti che lo sfondo R3 non è stato utilizzato per questo confronto poiché la correzione dello sfondo (ROI-R3) ha prodotto in modo coerente valori negativi. (E) Livelli di espressione Runx1 in tipo selvaggio e dll4-/- mutanti utilizzando R1 o R4 per la correzione dello sfondo (n. 10 per ogni campione). L'analisi statistica nei pannelli D ed E è stata eseguita utilizzando un test Kruskal-Wallis non parametrico, supponendo che i valori di intensità dei pixel non siano normalmente distribuiti. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.