ゼブラフィッシュ細胞移植は、組織特異的キメラを生成するために遺伝学と発生学の組み合わせを可能にします。このビデオでは、原腸胚の研究室では前脳の交連形成時のアストログリア集団と特定の指導の手がかりの役割を調査することを許可している細胞移植を段階を示しています。
方法論記事
ゼブラフィッシュ細胞移植は、組織特異的キメラを生成するために遺伝学と発生学の組み合わせを可能にします。このビデオでは、原腸胚の研究室では前脳の交連形成時のアストログリア集団と特定の指導の手がかりの役割を調査することを許可している細胞移植を段階を示しています。
細胞が新たな環境に置かれているか、より大きな文脈の中の細胞の小さなグループが変更されているときに時発生生物学の分野で一定の基本的な質問にだけ答えることができます。一つのセルが相互作用し、ユニークな環境の中でどのように動作するかを見ることは細胞機能を特徴づけるために不可欠です。どのように細胞を取り巻く特定のタンパク質の影響のローカライズmisexpressionを決定することはタンパク質は発生過程の様々で果たす役割についての洞察力に富んだ情報を提供します。私たちの研究室では独自に遺伝子型または表現型のキメラを生成するために古典的な移植技術と遺伝的アプローチを組み合わせることがゼブラフィッシュのモデルシステムを使用しています。我々は、ゼブラフィッシュにおける前脳の交連を形成する際にニューロングリア細胞の相互作用を研究する。このビデオは私たちの研究室は、アストログリア間脳の集団と彼らは正中線を横切るように軸索を投射に影響を与える特定の指導の手がかりの役割の役割を調査するための方法を説明します。その透明度のゼブラフィッシュ胚に起因する異所性細胞の配置またはローカライズされた遺伝子のmisexpressionのこのタイプの理想的なモデルです。追跡移植された細胞は生体染色色素や蛍光タンパク質を発現するトランスジェニック魚のラインを使用して行うことができます。我々は、移植のための重要な色素トレーサーとドナー胚を準備する方法ここで示すだけでなく、1つ原腸胚から細胞を抽出して移植する方法を別の胚を上演。我々は、ゼブラフィッシュ胚の前脳内に異所性GFP +トランスジェニック細胞を示すデータを提示し、交連を前脳に関して、これらの細胞の位置を特徴づける。さらに、我々はGFP +トランスジェニック宿主胚に移植アレクサ594ラベルされた細胞のレーザー走査型共焦点タイムラプス顕微鏡を示しています。これらのデータは、原腸胚段階移植は、発生生物学のさまざまな質問に対処するために異所性細胞の標的位置決めを可能にするという証拠を提供する。
パート1:アレクサ594ラベル胚
1.1マイクロインジェクションプレートと針の準備
1.2胚の回収およびマイクロインジェクション装置のセットアップ
蛍光Alexa 594 1.3 Microinjections
パート2:原腸期移植
2.1 Dechorionatingと移植プレートの準備
2.2胚と移植装置のセットアップ
2.3原腸期の細胞移植
2.4可視化とイメージングの胚
結果:
前脳におけるアストログリア細胞の役割に対処するための努力では、これらの細胞を可視化し、間脳と終脳細胞の小さなクラスターに異なる遺伝的操作をターゲットにするの両方に必要です。キメラ胚のこれらのタイプを生成するには、胚内のアストログリアの人口の一部が原腸胚の使用と、遺伝子型または表現型によって、我々はアストログリアにラベルを付けるGFPトランスジェニック胚の使用を組み合わせた多面的なアプローチを、使用されているかどうかは別のもので細胞移植を上演。特に間脳に私たちのクローンを対象とするには、我々は選択的に動物極とシールド5(図1B)から等距離の正中線でセルを抽出するためにゼブラフィッシュ原腸胚の運命地図を利用。これらの抽出されたTG [GFAP:GFP]セルは、その後30hpfに育てられた野生型宿主腸、内の同じ場所に移植し、前脳の解剖学のための基準のランドマークとしてすべての軸索(α-アセチル化チューブリン)のために免疫標識した。ここに示す例として、ひとつのホスト胚の共焦点イメージングは、終脳と間脳(図2A)を通じて分離したGFP +細胞を明らかにする。これらのGFP +細胞の完全な形態は、これらの細胞のほとんどは細胞体が脳室帯に隣接し、大端足で放射状のプロセスを終了される特徴的な放射状グリアの形態、をとることを明らかに、このクローン検定で観察することができます。軟膜表面(図2A、挿入図)。これらの収集された光学スライスのZ -スタックの3次元レンダリングは、明確にラベル付け軸索(動画1)に関して、これらの細胞の位置を示した。
一般的に移植された細胞を可視化するために使用される別のアプローチは、最初は1つの細胞の卵黄にそのようなアレクサ594のような蛍光細胞系譜の染料を、、顕微注入するすることです野生型またはGFPトランスジェニック胚を上演した。例として、1細胞期では野生型の胚にアレクサ594を注入した。我々は彼らの盾段階腸胚に発展させ、次いで上記のような前脳標的移植を実施し、その代わりに我々はTG [GFAP:NUC - GFP]に移植したトランスジェニック宿主原腸胚。レーザー走査型共焦点顕微鏡による背側終脳のイメージングはGFPの間でドナー細胞の蛍光赤のクラスタ+脳内核(図2B)が明らかになった。我々は、さらにレーザースキャニング共焦点顕微鏡と二時間のコースでZ -スタック3分ごとに収集することによって、このホストを分析した。 Volocityソフトウェアを使用して、このボックスに追加の4次元レンダリング(即興)はローダミンの細胞膜の動的な細胞の動きを示しています。ND GFP +細胞核(動画2)。

図1の拡大バージョンを参照するために彼女をクリックしてください。
図1:実験方法の移植装置と回路図 。 A)装置は、原腸胚段階の移植を実施するために使用。ツァイスLumar蛍光実体顕微鏡は、これらの移植を実施するために使用された。それは、ジョイスティック制御フォーカスとズームを(赤い丸のまま)があります。 Transferman NKは、(右側の赤い丸)制御ジョイスティックであるキャピラリーの位置を操作するために使用された。セットアップ中に60から80までの胚は、以前はプラスチック金型(紫概説ボックス)で100ミリメートルペトリ皿で行われた個々の寒天のウェルに配置されます。エッペンドルフ製キャピラリー移植(TransferTip)が 15μmの内径の開口部と20度の角度の先端を(緑の概説ボックス)があります。細胞の吸引は、エッペンドルフのAirTram(赤いアウトラインボックス)で制御されます。宿主の胚にドナーから原腸期移植の手順のB)イラスト。細胞は、TGから抽出されています[GFAP:GFP]胚(ここに示されている)またはAlexa 594注射(プロトコールに記載のように)ドナー胚。細胞は、途中でシールドし、動物極との間の正中線から削除し、宿主胚の同じ領域に移植されています。ホストは、レーザー走査共焦点顕微鏡法を用いて固定し、撮像される。

図2の拡大バージョンをご覧いただくにはこちらをクリックしてください。
図2。ゼブラフィッシュの脳内で原腸期移植の例移植TG [GFAP:GFP]と野生型宿主胚の)正面図。ゼブラフィッシュの脳のdiencephalonsと終脳における細胞。軸索は、赤で表示されています(α-アセチル化チューブリン抗体)と移植された細胞は、緑色(内因性のGFPの発現)にラベルが付いています。胚は30 HPFです。挿入図はGFP +細胞の放射状グリア形態を示しています。ライブTGの終脳のB)背ビュー[GFAP:NUC - GFP]移植された細胞を(赤)蛍光を発するローダミンとホスト胚。宿主胚の核は緑色(GFP)で標識される。破線は前脳の前面の概要を説明します。実線は、脳室帯を示している。スケールバーは、10μmである。
ムービー1。前脳の交連の間で異所的に標識された放射状グリア細胞の関係 TG段階原腸胚から細胞。[GFAPを:GFP]胚は非GFPトランスジェニック野生型のラインに移植した。共焦点Z -スタックを走査レーザーを回収し、Volocityソフトウェアを使用して3 - Dレンダリングのために処理した。最初に、画像は30hpfでゼブラフィッシュの脳の正面図であり、それは、2Bを図に比べて水平方向に反転されています。前交連(AC、上)と後の光交連(POC、底部)内に軸索(-アセチル化チューブリン、赤)が見られる。緑色の細胞はGFP +前脳および生成された明確な放射状グリアの形態で定着した移植細胞です。映画が進むにつれ、それはPOCに連絡して終わり料を有する2本の半径グリア細胞上に焦点を当てています。 動画1をダウンロードするにはここをクリック。
ムービー2。前脳に移植アレクサ594標識細胞のタイムラプスイメージング以前アレクサ594を注入された原腸胚から細胞を Tgに移植した。[GFAP:NUC - GFPトランスジェニック胚。この映画は5分ごとに撮影された、Z -スタックで2Hの時系列、の3次元投影を表します。 Z -スタックレーザー走査型共焦点顕微鏡で収集、および4 - DレンダリングはVolocityソフトウェアを使用して完了。れました移植された細胞は、アレクサ594(赤)で標識し、GFP +細胞核は緑になっていますされています。このボックスに追加が実行されると、4Dの画像は30hpfにおける前脳の背側で始まり、明確な動きはすべて移植された細胞の細胞膜に存在するとGFP +だけでなく、核内に検出されると、X -軸の周りに回転します。 ここをクリックムービー2をダウンロードする。
キメラ胚を生成すると、いくつかのモデル系、すなわちミバエ(D.melanogaster)、ワーム( 虫)、ゼブラフィッシュ(D.rerio)とマウス(M.musculus)内の多くの研究課題に対応する強力なツールです。我々は、ゼブラフィッシュのモデルシステムを一意に比較的容易、迅速かつ汎用性の高い方法でキメラを生成するために適していると主張している。ゼブラフィッシュはマウスモデルと比較して、それはかなり利用しやすく、母親の外側に開発脊椎動物です。ゼブラフィッシュはまた、細胞移植などの発生学的操作を簡素化するハエやワーム、よりもはるかに大きいです。さらに、トランスジェニック技術と細胞移植の手順を結合する機能は、ローカライズされた組織特異的に操作できるようにする遺伝子の機能で可能な実験の大規模な配列が可能になります。例えば、GFP +またはローダミン標識された細胞の小さなクローンはしばしばホモ接合トランスジェニックドナーに失われるか、または一般的な抗体を用いた差動細胞内標識による可視化することは不可能であるしている完全な細胞の形態の特性評価を可能にします。さらに、トランスジェニックタグ付きまたは蛍光充填されたセルを使用することによって、我々は時間をかけてライブゼブラフィッシュ胚にドナー細胞を追跡することができます。個々の細胞のタイムラプスイメージングは生物全体の文脈における細胞挙動の小説の分析を提供します。
私たちの研究室はまた、熱ショックを組み合わせて使用、特定の軸索ガイダンスの手がかりは、培養温度の上昇(データは表示されません)以下のドナーの細胞でmisexpressedすることができるように細胞移植によるトランスジェニック系統を誘導性。この手法は、局所的に私たちは特定のタンパク質が開発にどのように影響するかを見ることができる時間的空間的固有の方法で目的のタンパク質をmisexpressすることは非常に強力で直接的なアプローチです。私たちのケースでは、この手法は、正中線5の交連とグリア細胞の位置におけるスリットロボの指導の手がかりの機能の背後にある我々の知識を拡張することができます。
このような焦点UVアンケージングとローカライズされたヒートショックのツール(レーザーやはんだごてなど)などのローカルmisexpressingの遺伝子に他のアプローチは、遺伝子や細胞7-9の小さなクラスタ内のマーカーの発現を操作するための代替方法を提供するかが、細胞移植は確立細胞移植より制御された実験的なアプローチを作る紫外線、レーザーまたは熱によって誘発されるあらゆる外傷のない分析の最終的な環境。結論として、我々は神経生物学研究の重要な一部となる細胞移植の手順を発見した。異なる特性を持つ細胞のクローンを生成すると、細胞の挙動、遺伝子機能、および細胞の自律性の基本的な問題に対処するための発生生物学者のための重要なツールです。
著者に開示すべき事項はありません。
我々は彼らのサポートとこの原稿について有益なコメントをBarresiラボのメンバーに感謝したいと思います。私たちは、スミスカレッジゼブラフィッシュのコロニーを維持する上で彼らの助けのための彼の一定の技術支援だけでなく、動物のケアスタッフのためのアレクサンダーワークマンに感謝。我々はまた、このプロトコルのfilminためのいくつかの顕微鏡の機器を貸与するためのマイクのHallacy、ルディRottenfusser、そしてカールツァイスマイクロイメージングに感謝。この作品は、NSFの資金による研究助成金、0615594によってサポートされていました。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント | |
|---|---|---|---|---|
| の名前 | タイプ | 会社 | カタログ番号 | 具体的な |
| ペトリ皿 | ツール | Fisherbrand | 08-757-13 | 100 × 15ミリメートル |
| グラスの底培養プレート | ツール | マテック | P35G - 1.5 - 2.0 - C | 35 × 15ミリメートル、なし1.5、コーティングされていない、ガンマ線照射 |
| ワイドボアガラスパスツールピペット | ツール | Fisherbrand | 63A - 53 - WT | |
| トラフモールド用ガラスフィラメント毛細血管(糸なし)と注射針(フィラメント付き) | ツール | 世界の精密機器 | 1B150F - 4 | 4インチ(100mm)を、1.5 / 0.84外径/内径(mm) |
| 移植キャピラリー(TransferTip) | ツール | エッペンドルフ | 83000122から8 | タイプIV、滅菌は、Int。 15μmの、20度曲げ |
| 移植の鋳型 | ツール | 適応科学ツール | PT - 1 | 個々の胚を保持するために150三角divots |
| アガロースは、タイプI | 試薬 | シグマアルドリッチ | A6013 - 250G | 1.5%アガロースは、EMで行わ |
| (抗生物質)胚のミディアム | 試薬 | ウェスター、2007を参照してください。 | ||
| リン酸塩緩衝液 | 試薬 | ウェスター、2007を参照してください。 | ||
| ウォッチマン鉗子 | ツール | ファイン科学ツール | 100 +ミリメートルチップ(鈍い)、50ミリメートルのヒント | |
| ローダミンBデキストラン | リネージュトレーサー色素 | 分子プローブ、インビトロジェン | D1824 | MW万ダ、リジン - 修正可能、赤(590nm)、緑色(570nm)の光で励起された蛍光色素 |
| 解剖顕微鏡 | 顕微鏡 | オリンポス | SZX7 | |
| 蛍光実体顕微鏡 | 顕微鏡 | ツァイス | Lumar | 完全に自動化されたジョイスティック制御(Sycop) |
| 移植装置 | ツール | エッペンドルフ(株) | AirTram | |
| 自動化されたマイクロ | ツール | エッペンドルフ(株) | TransferMan NK2 | ジョイスティック制御 |
| マニピュレーター | ツール | アプライドサイエンティフィックインスツルメンツ株式会社 | 00-42-101-0000 | 右MM33 |
| バックプレッシャーユニットとマイクロインジェクター | ツール | アプライドサイエンティフィックインスツルメンツ株式会社 | MPPI - 2 BPU | |
| Flamming /ブラウンマイクロピペットプラー | ツール | サター器械公司 | モデルP97 | プログラム:ヒート550; 速度200; 時間/ディレイ200; 力120を引き出します。 |
このJoVE記事のテキストまたは図の再利用許可をリクエスト
許可をリクエスト