De Casp3-assay levert duidelijk bewijs voor apoptotische cellen vanaf het 4-celstadium tot 32 hpf. Figuur 2A laat zien dat injectie van embryo's met hoge concentraties mRNA dat codeert voor potente pro-apoptotische bh3-only-eiwitten, zoals Bim of Noxa, al in het 4-celstadium van de ontwikkeling snel leidt tot actief Caspase 3. Embryonale sterfte treedt vervolgens binnen 1 uur op4. Let op dat de fluorescentie-intensiteit matig is, maar de resultaten zijn doorslaggevend. In latere stadia is de fluorescentie-intensiteit robuuster. Figuur 2B laat bijvoorbeeld heldere, actief Caspase 3-positieve cellen zien in embryo's in het sfeer-stadium die zijn geïnjecteerd met matig toxische hoeveelheden4 mRNA dat codeert voor het pro-apoptotische bh3-only-gen puma. Messenger-RNA dat codeert voor het anti-apoptotische bcl-2-gen werd gelijktijdig geïnjecteerd om aan te tonen dat injectie van puma-mRNA apoptose induceert via de intrinsieke, mitochondriaal-gemedieerde route.
Door IR geïnduceerde apoptose in zebravissen vereist p53-gemedieerde transcriptie van bh3-only genen zoals puma5-6. De vertraging in door IR geïnduceerde apoptose in Figuur 3 is consistent met de vereiste voor p53-gemedieerde transcriptie.
Het Casp3-protocol moet leiden tot een robuuste signaal-ruisverhouding. Figuur 4 vergelijkt het optimale Casp3-assayresultaat met twee veelvoorkomende suboptimale resultaten die optreden wanneer kritieke stappen in het gedrang komen (zie Discussie): een zwakke signaal-ruisverhouding als gevolg van achtergrondfluorescentie in dierlijk weefsel en eigeelvruchtfluorescentie die afleidt van het signaal waarvoor men geïnteresseerd is.
Colabeling-experimenten met transgene GFP-expresserende lijnen benaderen weefsels die apoptose ondergaan (Figuur 5).

Figuur 1. Vereenvoudigd schema van het Casp3-protocol.

Figuur 2. (A) Analyse van apoptose in embryo's in het 4-celstadium. Embryo's werden in het één-celstadium van de ontwikkeling geïnjecteerd met 50 pg mRNA dat egfp (controle) of de pro-apoptotische bh3-only genen bim en noxa codeert. In het 4-celstadium (ongeveer één uur na injectie, hpi), werden embryo's geanalyseerd via immunofluorescentie om geactiveerd Caspase 3 te detecteren. Bim en noxa mRNA induceren snelle apoptose in zebravisembryo's direct na injectie, wat, indien de embryo's zich verder ontwikkelen, leidt tot de dood binnen 2 hpi4. Ter vergelijking wordt een brightfield-afbeelding van een wild-type embryo in het 4-celstadium getoond. (B) Analyse van apoptose in zebravisembryo's in het sfeerstadium. Embryo's werden in het één-celstadium van de ontwikkeling geïnjecteerd met mRNA dat respectievelijk 50 pg egfp (controle), 5 pg puma plus 45 pg egfp (puma), of 5 pg puma plus 45 pg bcl-2 (bcl-2) codeert. In het sfeerstadium (ongeveer 4 hpi) werden de embryo's geanalyseerd met de Casp3-assay. Zowel laterale als animale poolweergaven worden getoond om apoptotische cellen te visualiseren. Reddingsactie van puma-geïnduceerde apoptose door bcl-2 geeft aan dat injectie van puma mRNA specifiek apoptose induceert via de intrinsieke, mitochondriaal-gemedieerde route. Ter vergelijking wordt een brightfield-afbeelding van een wild-type embryo in het sfeerstadium getoond.

Figuur 3. Tijdsverloop van door ioniserende straling (IR) geïnduceerde apoptose tussen 17-20 hpf. Zebrafish-embryo's werden bestraald met 8 Gy IR bij 17 hpf en geanalyseerd op 0, 1,5, 2 en 3 uur na IR (hpIR) met behulp van de Casp3-assay. Pijlen bij 20 hpf tonen de accumulatie van apoptotische cellen in het ruggenmerg bij 3 hpIR. Ter vergelijking wordt een brightfield-afbeelding van een embryo van 17 hpf getoond.

Figuur 4. Optimale en suboptimale Casp3-immunofluorescentieresultaten in embryo's van 27 hpf. Zebrafish-embryo's werden (wel of niet) bestraald bij 24 hpf met 15 Gy en geanalyseerd met de Casp3-assay. De "optimale" groep vertoont ideale resultaten waarbij apoptotische cellen helder fluoresceren en niet-apoptotische cellen en de dooier een minimale achtergrondfluorescentie vertonen. Pijlen in de groep "achtergrondfluorescentie in controle" duiden op overmatige achtergrondfluorescentie in het dierlijke weefsel van controle-embryo's. Asterisken in de groep "dooierfluorescentie" tonen overmatige aspecifieke fluorescentie in de dooier.

Figuur 5. Colabeling-experimenten benaderen de weefselspecificiteit van IR-geïnduceerde apoptose. De Tg(olig2:egfp)vu12 transgene lijn labelt motorneuronen en oligodendrocyten17, en de Tg(elavl3:egfp) lijn labelt alle differentiërende neuronen18. Elke transgene lijn werd bestraald met 15 Gy bij 24 hpf en 3 uur later geanalyseerd met zowel muis anti-GFP als konijn anti-actief-Caspase 3 primaire antilichamen, gevolgd door respectievelijk groen- en rood-fluorescerende secundaire antilichamen. Een vergroting van het ruggenmerg (gelegen dorsaal ten opzichte van het uiteinde van de dooieruitstulping van 27-hpf, 3-hpIR embryo's) wordt getoond. Apoptotische cellen lijken gedeeltelijk gelokaliseerd te zijn in zowel de Tg(elavl3:egfp) als de Tg(olig2:egfp)vu12 populaties (zie pijlpunten in de overlay), wat suggereert dat neuronen en oligodendrocyten gevoelig zijn voor IR-geïnduceerde apoptose.