Name: 磁気ビーズを用いたゼブラフィッシュの心臓部における機械的な力の操作 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-01-03T14:40:00.000+00:00
Duration: 4 min 13 s
Description: 学ぶ磁気ビーズを用いたゼブラフィッシュ心臓の機械的力操作法。マイクロ手術で磁気ビーズを移植し、心内膜細胞のカルシウム流入を評価することで、心臓発生における力学的影響を解明する革新的アプローチです。

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<meta charset="utf8"></head><body>ゼブラフィッシュ心臓における磁気ビーズを用いたin vivoメカノトランスダクション研究

<ol><li>Streisinger, G., Walker, C., Dower, N., Knauber, D., Singer, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+clones+of+homozygous+diploid+zebra+fish+%28Brachydanio+rerio%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Production of clones of homozygous diploid zebra fish (Brachydanio rerio).</a> Nature. 291 (5813), 293-296 (1981).</li>
<li>Tu, S., Chi, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+models+in+cardiac+development+and+congenital+heart+birth+defects%5BTitle%5D)+AND+%22Differentiation%22%5BJournal%5D)">Zebrafish models in cardiac development and congenital heart birth defects.</a> Differentiation. 84 (1), 4-16 (2012).</li>
<li>Stainier, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+genetics+and+vertebrate+heart+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Genet%22%5BJournal%5D)">Zebrafish genetics and vertebrate heart formation.</a> Nat Rev Genet. 2 (1), 39-48 (2001).</li>
<li>Brown, D. R., Samsa, L. A., Qian, L., Liu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+the+study+of+heart+development+and+disease+using+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cardiovasc+Dev+Dis%22%5BJournal%5D)">Advances in the study of heart development and disease using zebrafish.</a> J Cardiovasc Dev Dis. 3 (2), 13(2016).</li>
<li>Hoo, J. Y., Kumari, Y., Shaikh, M. F., Hue, S. M., Goh, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish%3A+A+versatile+animal+model+for+fertility+research%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Res+Int%22%5BJournal%5D)">Zebrafish: A versatile animal model for fertility research.</a> Biomed Res Int. 2016 (2016), 9732780(2016).</li>
<li>Bakkers, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+as+a+model+to+study+cardiac+development+and+human+cardiac+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Res%22%5BJournal%5D)">Zebrafish as a model to study cardiac development and human cardiac disease.</a> Cardiovasc Res. 91 (2), 279-288 (2011).</li>
<li>Briggs, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+zebrafish%3A+a+new+model+organism+for+integrative+physiology%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Regul+Integr+Comp+Physiol%22%5BJournal%5D)">The zebrafish: a new model organism for integrative physiology.</a> Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 282 (1), R3-R9 (2002).</li>
<li>Veldman, M. B., Lin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+as+a+developmental+model+organism+for+pediatric+research%5BTitle%5D)+AND+%22Pediatr+Res%22%5BJournal%5D)">Zebrafish as a developmental model organism for pediatric research.</a> Pediatr Res. 64 (5), 470-476 (2008).</li>
<li>Duchemin, A. L., Vignes, H., Vermot, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically+activated+piezo+channels+modulate+outflow+tract+valve+development+through+the+Yap1+and+Klf2-Notch+signaling+axis%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">Mechanically activated piezo channels modulate outflow tract valve development through the Yap1 and Klf2-Notch signaling axis.</a> Elife. 8, e44706(2019).</li>
<li>Vignes, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extracellular+mechanical+forces+drive+endocardial+cell+volume+decrease+during+zebrafish+cardiac+valve+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Cell%22%5BJournal%5D)">Extracellular mechanical forces drive endocardial cell volume decrease during zebrafish cardiac valve morphogenesis.</a> Dev Cell. 57 (5), 598-609.e595 (2022).</li>
<li>Steed, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((klf2a+couples+mechanotransduction+and+zebrafish+valve+morphogenesis+through+fibronectin+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">klf2a couples mechanotransduction and zebrafish valve morphogenesis through fibronectin synthesis.</a> Nat Commun. 7, 11646(2016).</li>
<li>Chow, R. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+forces+regulate+zebrafish+heart+valve+delamination+by+modulating+Nfat+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Cardiac forces regulate zebrafish heart valve delamination by modulating Nfat signaling.</a> PLoS Biol. 20 (1), e3001505(2022).</li>
<li>Fukui, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioelectric+signaling+and+the+control+of+cardiac+cell+identity+in+response+to+mechanical+forces%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Bioelectric signaling and the control of cardiac cell identity in response to mechanical forces.</a> Science. 374 (6565), 351-354 (2021).</li>
<li>Vignes, H., Vagena-Pantoula, C., Vermot, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+control+of+tissue+shape%3A+Cell-extrinsic+and+-intrinsic+mechanisms+join+forces+to+regulate+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Semin+Cell+Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Mechanical control of tissue shape: Cell-extrinsic and -intrinsic mechanisms join forces to regulate morphogenesis.</a> Semin Cell Dev Biol. 130, 45-55 (2022).</li>
<li>Juan, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+pkd+and+piezo+gene+family+members+are+required+for+atrioventricular+valve+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Multiple pkd and piezo gene family members are required for atrioventricular valve formation.</a> Nat Commun. 14 (1), 214(2023).</li>
<li>Juan, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+cardiac+contractions+using+Cre-lox+and+degron+strategies+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Control of cardiac contractions using Cre-lox and degron strategies in zebrafish.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 121 (3), e2309842121(2024).</li>
<li>Duchemin, A. L., Vignes, H., Vermot, J., Chow, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanotransduction+in+cardiovascular+morphogenesis+and+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Genet+Dev%22%5BJournal%5D)">Mechanotransduction in cardiovascular morphogenesis and tissue engineering.</a> Curr Opin Genet Dev. 57, 106-116 (2019).</li>
<li>Kalogirou, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracardiac+flow+dynamics+regulate+atrioventricular+valve+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Res%22%5BJournal%5D)">Intracardiac flow dynamics regulate atrioventricular valve morphogenesis.</a> Cardiovasc Res. 104 (1), 49-60 (2014).</li>
<li>da Silva, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((egr3+is+a+mechanosensitive+transcription+factor+gene+required+for+cardiac+valve+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Adv%22%5BJournal%5D)">egr3 is a mechanosensitive transcription factor gene required for cardiac valve morphogenesis.</a> Sci Adv. 10 (20), eadl0633(2024).</li>
<li>Bartman, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+myocardial+function+affects+endocardial+cushion+development+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Early myocardial function affects endocardial cushion development in zebrafish.</a> PLoS Biol. 2 (5), E129(2004).</li>
<li>Steed, E., Boselli, F., Vermot, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemodynamics+driven+cardiac+valve+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Biochim+Biophys+Acta%22%5BJournal%5D)">Hemodynamics driven cardiac valve morphogenesis.</a> Biochim Biophys Acta. 1863 (7 Pt B), 1760-1766 (2016).</li>
<li>Vermot, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversing+blood+flows+act+through+klf2a+to+ensure+normal+valvulogenesis+in+the+developing+heart%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Reversing blood flows act through klf2a to ensure normal valvulogenesis in the developing heart.</a> PLoS Biol. 7 (11), e1000246(2009).</li>
<li>Bäck, M., Gasser, T. C., Michel, J. B., Caligiuri, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomechanical+factors+in+the+biology+of+aortic+wall+and+aortic+valve+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Res%22%5BJournal%5D)">Biomechanical factors in the biology of aortic wall and aortic valve diseases.</a> Cardiovasc Res. 99 (2), 232-241 (2013).</li>
<li>Hahn, C., Schwartz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanotransduction+in+vascular+physiology+and+atherogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Mol+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Mechanotransduction in vascular physiology and atherogenesis.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 10 (1), 53-62 (2009).</li>
<li>Boselli, F., Steed, E., Freund, J. B., Vermot, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anisotropic+shear+stress+patterns+predict+the+orientation+of+convergent+tissue+movements+in+the+embryonic+heart%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Anisotropic shear stress patterns predict the orientation of convergent tissue movements in the embryonic heart.</a> Development. 144 (23), 4322-4327 (2017).</li>
<li>Hove, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracardiac+fluid+forces+are+an+essential+epigenetic+factor+for+embryonic+cardiogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Intracardiac fluid forces are an essential epigenetic factor for embryonic cardiogenesis.</a> Nature. 421 (6919), 172-177 (2003).</li>
<li>JoVE Science Education database. Biology II: Mouse, zebrafish, and chick. Zebrafish breeding and embryo handling. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22JoVE%22">JoVE</a>. , (2023).</li>
<li>Arrenberg, A. B., Stainier, D. Y., Baier, H., Huisken, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optogenetic+control+of+cardiac+function%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Optogenetic control of cardiac function.</a> Science. 330 (6006), 971-974 (2010).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>素材</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ゼブラフィッシュの飼育・繁殖・胚採取</td><td></td><td></td><td></td>に必要な機器</tr><tr><td>ガラス底皿(35mm×15&nbsp;mm)</td><td>VWR International</td><td>734-2905</td><td></td></tr><tr><td>ヒートブロック</td><td>エッペンドルフ</td><td>EP5382000031</td><td>エッペンドルフ サーモミキサー C</td></tr><tr><td>ジュエラーズ鉗子</td><td>シグマ・アルドリッチ</td><td>F6521-1EA</td><td>デュモン No. 5, L 4 1/4 インチ, イノックス合金</td></tr><tr><td>マイクロ遠心チューブ 2 mL</td><td>エッペンドルフ</td><td>30120094</td><td></td></tr><tr><td>パスツールピペット</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ペトリ皿</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>実体顕微鏡</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>試薬</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>4 mg/mL トリカイン原液</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ダニオー培地 (60x 原液)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PureCube Glutathione MagBeads</td><td>Cube Biotech</td><td>32201</td><td></td></tr><tr><td>PTU (1-phenyl-2-thiourea)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P7629</td><td></td></tr><tr><td>UltraPure 低融点アガロース</td><td>Invitrogen</td><td>16520-050</td><td></td></tr><tr><td>Danieau 培地 (60x ストック溶液)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>34.8 g NaCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S3014</td><td></td></tr><tr><td>1.6 g KCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9541</td><td></td></tr><tr><td>5.8 g CaCl2&middot;2H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C3306</td><td></td></tr><tr><td>9.78 g MgCl2&middot;6H2O&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>442611-M</td><td></td></tr><tr><td>成分をH2Oに最終容量2 Lまで溶解し、NaOHを使用してpHを7.2に調整し、次にオートクレーブで洗浄します。</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>4 mg/mL トリカイン原液</強力></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>400 mg のトリカイン粉末 (エチル 3-アミノ安息香酸メタンスルホン酸塩)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>A5040</td><td></td></tr><tr><td>97.9 mL 二重蒸留 H2O</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2.1 mL 1 M トリス (pH 9)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>pH を 7 に調整し、分注して -20°C で保存します。</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

磁気ビーズを用いたゼブラフィッシュの心臓部における機械的な力の操作

Manipulating Mechanical Forces in the Developing Zebrafish Heart Using Magnetic Beads

成功したビーズグラフト作成の例を 、図3、 ビデオ3、 およびビデオ4に示します。磁気ビーズはゼブラフィッシュの心臓の心房内に正しく配置されていたため、血流が妨げられず、出血も観察されませんでした。さらに、心臓壁は崩壊することなく構造的完全性を維持しました(図3 および ビデオ3)。24時間後、胚は心膜浮腫の兆候を示さず、移植手術の成功をさらに確認しました(ビデオ4)。
これらの指標は、ビーズ移植の成功を評価し、関連する研究に含めるためのサンプルの適合性を判断するために不可欠です。これらの基準を満たさない魚は、研究結果の正確性と信頼性を確保するために除外する必要があります。
<img alt...

Mechanical forces continuously provide feedback to heart valve morphogenetic programs. In zebrafish, cardiac valve development relies on heart contraction ...

manipulating-mechanical-forces-developing-zebrafish-heart-using

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

発生生物学

複数の発達段階におけるゼブラフィッシュの心臓の解剖と分離のための明確な、標準化された方法が説明されています。注釈と定量化の手法についても説明します。...

幼虫の心臓の解剖、少年と大人ゼブラフィッシュ、ゼブラフィッシュ</em

このビデオでは、心臓の発達、成熟、老化を研究するために、複数の発達段階でゼブラフィッシュから心臓を分離する技術について説明しています。...

心臓解剖:ゼブラフィッシュの心臓発達を観察する方法

ゼブラフィッシュの心臓発生中の心臓遺伝子発現プロファイルを分析するために、総RNAを単離した心臓から抽出されなければならない。ここでは、心臓特異的mRNAを得るために、ゼブラフィッシュの胚からの迅速な手動の切開によって、機能/鼓動心を収集するためのプロトコルを提示する。...

転写分析のための大規模ゼブラフィッシュ胚心臓解剖

ゼブラフィッシュは、遺伝学および発生研究のための優れたモデルシステムです。ビーズ移植は、局所的な細胞環境の変化を導入することにより、発生メカニズムを調査するために使用できる貴重な組織操作技術です。このプロトコルでは、ゼブラフィッシュの胚にマイクロビーズ移植を行う方法について説明します。...

ゼブラフィッシュ胚におけるマイクロビーズの移植

このプロトコルは楓生活の心内膜細胞の蛍光タンパク質の光変換の方法を記述するゼブラフィッシュ胎児房室管、心臓房室弁開発中心内膜細胞の追跡を有効にします。.

ゼブラフィッシュ胚における細胞光電を介して次の心内膜組織運動

4 次元 (4-d) ゼブラフィッシュで心の開発を視覚化するためのプロトコルを紹介します。4 D イメージング、光シート蛍光顕微鏡 (LSFM) は、開発の心を再構築する時間を 3 次元 (3 D) 画像を引き継ぎます。質的にも量的そのせん断応力が心臓の肉を推進室開発時に心内膜 Notch...

光シート蛍光顕微鏡のゼブラフィッシュ心臓の開発上のせん断応力を変調効果の 4次元画像をキャプチャするには

このプロトコルの目標は、生理学的および病理学的条件の下で胚性ゼブラフィッシュにおけるセグメント性心機能の評価のための新しい方法を詳述することです。...

心筋機械変形(DIAMOND)の変位解析は、胚性ゼブラフィッシュにおける心機能のセグメント的不均一性を明らかにする

光シート蛍光顕微鏡で 生体内...

ゼブラフィッシュ胚における高速心臓ダイナミクスの光シート顕微鏡

このプロトコルはゼブラフィッシュの幼虫の心臓収縮機能を調査し、細胞追跡および相互分析によって心臓力学に洞察を得るのにライトシートイメージ投射を利用する。...

ゼブラフィッシュの心臓収縮の4Dライトシートイメージング

この記事は、ゼブラフィッシュの胚に機械的な血管損傷を作成する方法について説明しています。この損傷モデルは、リアルタイム顕微鏡検査に最適な生物の止血、損傷関連炎症、および創傷治癒を研究するためのプラットフォームを提供します。...

ゼブラフィッシュ胚における機械的血管損傷

学ぶ磁気ビーズを用いたゼブラフィッシュ心臓の機械的力操作法。マイクロ手術で磁気ビーズを移植し、心内膜細胞のカルシウム流入を評価することで、心臓発生における力学的影響を解明する革新的アプローチです。

磁気ビーズを用いたゼブラフィッシュの心臓部における機械的な力の操作

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