방법 논문

개발 Zebrafish 마음에 전단 응력을 조절의 효과의 4 차원 이미지를 캡처 빛 시트 형광 현미경 검사 법

DOI:

10.3791/57763

⸱

2018년 8월 10일

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Bioengineering, The University of Texas at Arlington, 2Department of Medicine (Cardiology) and Bioengineering, UCLA, 3College of Health Science and Environmental Engineering, Shenzhen Technology University

* These authors contributed equally

이 논문에서

정오 공지

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

요약

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

여기, 선물이 시각화 4 차원 (4d)에서 zebrafish에 마음을 개발 하는 프로토콜. 빛-시트 형광 현미경 검사 법 (LSFM)를 통해 4 차원 영상, 3 차원 (3 차원) 이미지 개발 마음을 재구성 하는 시간 걸립니다. 우리 그 전단 응력 활성화 endocardial 노치 신호 챔버 개발, 심장 trabeculation를 승진 시키는 동안 질적 및 양적 보여줍니다.

초록

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

심장 영향 심장 개발, 특히 trabeculation, 심근에서 분기 outgrowths의 네트워크를 형성 하 여 경험 hemodynamic 세력. 캐스케이드 왼쪽 심 실 비 압축 심근 또는 Hypoplastic 좌 심 혼 증후군 같은 심 실 결함에 관련 된 신호 단계에서 결함을 유전 프로그램. 이 프로토콜을 사용 하 여, 그것은 확인할 수 있습니다 전단 응력 중심 trabeculation 및 노치 신호 서로 관련. 빛-시트 형광 현미경 검사 법을 사용 하 여, 개발 zebrafish 심장의 시각화 가능 했다. 이 원고에서 그것은 평가 되었다 hemodynamic 세력 노치 신호를 통해 trabeculation의 개시를 변조 하 고 따라서, 수축 성 기능에 영향을 미칠 여부를 발생 합니다. 정성 및 정량에 대 한 전단 응력 해석, 4 차원 (3-D + 시간) 이미지 zebrafish 심장 morphogenesis 동안 인수 했다 그리고 4 차원 동기화 통합된 빛 시트 형광 현미경 검사 법 심 실 모션 캡처. 혈액 점도 gata1a-morpholino oligonucleotides (MO) 마이크로-주입 함으로써, 전단 응력을 감소를 통해 다운 조절 노치 신호 및 trabeculation 약하게 감소 되었다. Gata1a 모와 Nrg1 mRNA의 공동 주입 노치 관련 유전자 trabeculation를 복구를 구출. 노치 신호를 구동 하는 전단 응력 영향 trabeculation 것인지 cardiomyocyte 수축 더 tnnt2a을 통해 체포 됐다-모, hemodynamic 세력을 줄이기 위해 비-trabeculated 개발 하 노치 대상 유전자 다운 규제 심근입니다. 마지막으로, 전단 응력 응답 노치 유전자의 표현 패턴의 확증 타악기 흐름에 내 피 세포를 쓰는 하 여 실시 했다. 따라서, 4 차원 빛 시트 현미경 기본 노치 신호 및 trabeculation 비 압축 심근에 임상 관련성 hemodynamic 세력 적발.

서론

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Biomechanical 세력, hemodynamic 전단 응력, 같은 심장 morphogenesis에서 친밀 하 게 포함 된다. Hemodynamic 전단 세력에 대 한 응답, 심근 능선과 홈 개발 전단 응력의 방향으로 정렬에 파도 같은 배수 네트워크에 걸쳐 것 (AV) 밸브1. Trabeculation 심장 수축 기능 및 심근 질량2증가 필요가 있다. 노치 신호 통로에서 돌연변이 인간과 다른 척추 동물3에서 선 천 성 심장 결함 발생. 예를 들어, gata1a4 , tnnt2a5 morpholino oligonucleotides (MO) erythropoietin (EPO) mRNA6 및 Isoproterenol (ISO)7 증가 빨간 혈액 적혈구를 줄이기 위해 표시 되었습니다 있다 세포와 심장 박동 각각, 그리고 그러므로 전단 응력 (WSS) 벽. 또한, ErbB2 신호, 하류, 노치의 cardiomyocyte 확산 및 차례 차례로 활성화 노치....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

프로토콜

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

우 타와 UCLA IACUC 프로토콜에 따라 다음 방법은 수행 했다. 이러한 실험적인 그룹 유전자 변형 Tg(cmlc2:gfp)와 함께 사용 되었다 wea (약한 아 트리 움) 나 clo (접속이) 돌연변이: (a) 야생-타입 (WT) 제어, (b) gata1a 미주리, 및 (c) tnnt2a 모 주사 (표 1).

....
모델이름수정 된 유전자표현 형참조
제어야생 타입없음N/A
Tg(cmlc2:gfp)심장 myosin 빛 사슬

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

결과

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

LSFM은 고해상도 2 차원 및 3 차원 사진을 얻기 위해서는이 원고에 사용 되었다. 그림 1A 및 1B에서 보듯이 조명 렌즈 빛 시트 샘플에 지시 합니다. 빛 시트의 두께, 때문에 단일 평면 조명 이다. 감지 렌즈 조명 렌즈에 수직으로 위치 이며 조명된 평면 (그림 1B)에 초점을 맞추고. 조명 렌즈에서 빛 시트 다음 왼쪽에서 오른쪽 (그림 1C) 샘플을 검색합니다. 스캔 덜 사진-표백, 사진-독성, 허용 하 고 더 낮은 신호 대 잡음 비율.

LSFM 빠른 스캐닝 (> 30 s) 복 셀 해상도 0.65 x 0.65 x 1 µ m입니다. 단일 평면 조명 때문에 의해

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

토론

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 프로토콜에서 우리 4 차원 이미징 biomechanical 세력의 변화에 대 한 응답에서 배수 네트워크의 개발을 추적 하기 위해 사용 될 수 있다는 것으로 나타났습니다. 특히, 내 피 세포에 의해 경험된 전단 응력 노치 신호 폭포, 차례 차례로 trabeculation를 승진 시키는 시작 합니다. 우리는 (1) gata1a 모 사출 조 감소 하 고 따라서 벽 전단 응력 감소, (2) tnnt2a 모 사출 벽 전단 응력, 그리고 (3) wea를 줄이기 위해 심 실 수축 기능을 저해 표시는이 원고 돌연변이 부족 다음 감소는 hemodynamic 힘은 심 실 심 방 수축. 심장 벽에 전단 응력을 줄임으로써, 우리는 노치 신호 qRT-PCR을 통해 계량 하 고 감소 wss 했음을 발견 노치 신호 감소. 더 증명 하기 위해 우리의 가설, clo 돌연변이 부족 endocardium trabeculae, 형성 하지 않았다 그리고 그 전단 응력은 노치 신호 활성화 하는 것을 .......

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

공개 사항

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자는 공개 없다.

감사의 글

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자는 인간을 제공 하기 위한 스탠포드 대학에서 윌리엄 탤벗에 감사를 표현 하 고 싶습니다 Nrg1 cDNA를 제공 하기 위한 UCSD에서 데보라 Yelon는 wea 돌연변이입니다. 저자 또한 이미지 수집 도와주 신 시아 첸을 감사 하 고 싶습니다. 이 연구 보조금 NIH HL118650 (T.K. Hsiai)에 의해 지원 되었다 (T.K. Hsiai)에 HL083015, HD069305 (하려면 노스캐롤라이나 치 T.K. Hsiai.), HL111437 (T.K. Hsiai 노스캐롤라이나 치)를, (T.K. Hsiai)에 HL129727, T32HL007895 (R.R. Sevag Packard)에, HL 134613 (V. Messerschmidt) 하 고 텍사스 시스템 별 자금 (현)의 대학.

....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
클론텍 하이파이 PCR 프리믹스 타카라 639298PCR mastermix
1.1.1.1, 1.1.1.2, 1.1.1.5, 1.1.2.1, 3.1.4
인간 Nrg1 cDNA선물, William Talbot, Stanford University, Stanford, California, USA N/Atrabeculation rescue
1.1.1.3, 1.1.1.4, 1.1.2.1
CFX Connect™ Real-Time PCR 검출 시스템Bio-Rad1855201PCR Machine
1.1.1.5, 1.1.1.6, 1.1.2.2, 1.1.3.2
pCS2+GE HealthPlasmid는 mRNA
1.1.2.1, 1.1.2.4, 1.1.2.5
Nucleospin 정제 키트를 합성하는 데 사용됩니다.  클론텍740609.25DNA 정제
1.1.2.3, 1.1.2.4, 1.1.6.2
T4 DNA 리가제 Clontech2011APCR 결찰 솔루션
1.1.2.5
항성 적격 세포Clontech636763E. coli 형질전환에 사용되는 세포
1.1.2.6, 1.1.3.1, 1.1.3.2
Lipofectamine 2000 형질주입 시약Life Technologies11668027형질주입 시약
1.1.4
mMessage SP6 키트InvitrogenAM1340mRNA
1.1.6.3
Aurum Total RNA Mini KitBio-Rad7326820 
1.1.6.4, 3.1.2
GeneTools 4.3.8GeneTools프라이머 설계용 N/A 소프트웨어
1.2.1, 3.1.3
EPO cDNACreative BiogeneCDFH006026Increases WSS
1.2.2, 1.2.3, 1.1.7
AG1478Sigma-Aldrich T4182ErbB 억제제
1.3.1
E3 배지배아 성장
1.3.1, 1.3.2, 5.1.5
DAPTSigma-Aldrich D5942&감마;-세크레타제 억제제
1.3.2
아가로스 시그마-알드리치 A9539배아 장착에 사용됩니다
2.1.1.1
ORCA-Flash4.0 LT  디지털 CMOS 카메라Hamamatsu PhotonicsC11440-42U이미지를 캡처하는 데 사용됨
2.1.1.2, 2.1.1.3
Amira SoftwareFEI SoftwareN/A시각화 및 분석된 이미지를 3D, 그리고 4D
2.1.5.1.1-2.1.5.2.8
Tricaone mesylate 시그마-알드리치 886-86-2배아를 인도적으로 진정시키거나 희생하는 데 사용됨
3.1.1
iScript cDNA 합성 키트Bio-Rad1708890cDNA
합성 3.1.2
Eppendorf 5424 microcentrifugeEppendorf05-400-005microcentrifuge
4.1.1.3
GI254023XSigma-Aldrich 260264-93-5ADAM10 억제제
4.1.2, 4.1.3 
이소프레날린 하이드로클로Sigma-Aldrich I5627이소프로테레놀은 WSS
증가시킵니다 5.1.5
MATLABMathworksN/A심장 역학 분석
RNA를 합성하는 데 사용되는 키트라이드

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Lee, J., et al. Moving domain computational fluid dynamics to interface with an embryonic model of cardiac morphogenesis. PLoS One. 8 (8), e72924(2013).
  2. Peshkovsky, C., Totong, R., Yelon, D. Dependence of cardiac trabeculation....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재인쇄 및 허가

이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청

허가 요청

정오

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Formal Correction: Erratum: Light-sheet Fluorescence Microscopy to Capture 4-Dimensional Images of the Effects of Modulating Shear Stress on the Developing Zebrafish Heart
Posted by JoVE Editors on 9/03/2018. Citeable Link.

An erratum was issued for: Light-sheet Fluorescence Microscopy to Capture 4-Dimensional Images of the Effects of Modulating Shear Stress on the Developing Zebrafish Heart. Additional author names were added, and an author affiliation was updated.

The author list was updated from:

Victoria Messerschmidt*1, Zachary Bailey*1, Kyung In Baek2, Richard Bryant1, Rongsong Li2, Tzung K. Hsiai2, Juhyun Lee1

to:

Victoria Messerschmidt*1, Zachary Bailey*1, Kyung In Baek2, Yichen Ding2, Jeffrey J. Hsu2, Richard Bryant1, Rongsong Li2, Tzung K. Hsiai2, Juhyun Lee1

The author affiliation for Rongsong Li was updated from:

Department of Medicine (Cardiology) and Bioengineering, UCLA

to:

College of Health Science and Environmental Engineering, Shenzhen Technology University

태그

TrabeculationNotch Signaling4D ImagingGata1a MorpholinoNrg1 mRNATnnt2a MorpholinoHemodynamic Forces

관련 논문