Methodenartikel

Aquatische diermodellen voor studies in regeneratieve geneeskunde

1.7K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/64946

⸱

20 januari 2023

In dit artikel

Samenvatting

BESPREKTE ARTIKELEN:

Shimizu, Y., Kawasaki, T. Model voor steekwondverwonding van het volwassen optische tectum met behulp van zebravis en medaka voor de vergelijkende analyse van regeneratief vermogen. Journal of Visualized Experiments. (180), e63166 (2022).

Burris, B., Jensen, N., Mokalled, M. H. Beoordeling van zwemuithoudingsvermogen en zwemgedrag bij volwassen zebravissen. Journal of Visualized Experiments. (177), e63240 (2021).

El-Daher, F. et al. Gecontroleerde semi-geautomatiseerde lasergeïnduceerde verwondingen voor het bestuderen van regeneratie van het ruggenmerg bij larven van zebravissen. Journal of Visualized Experiments. (177), e63259 (2021).

Slater, P. G., Larraín, J. Dwarslaesie van het ruggenmerg bij larven van Xenopus laevis. Journal of Visualized Experiments. (178), e63276 (2021).

Redactioneel

Regeneratie is een interessante en fascinerende biologische process die organen, weefsels en cellen kan herstellen die zijn beschadigd door ziekten of traumatische gebeurtenissen1,2,3. Na deze gebeurtenissen is transplantatie van het beschadigde orgaan de enige redding voor de patiënten4,5. Desalniettemin kan de regeneratieve aanpak, vanwege de korte levensduur van orgaandonaties en de verschillende effecten (bijv. pijn, infectie, bloeding en bloedstolsels), een potentiële alternatieve optie zijn om het leven van deze patiënten te redden. Bovendien zijn in het afgelopen decennium verschillende modelorganismen (bijv. aquatische dieren6,7,8,9,10,11,12 zoals zebravis, medaka en xenopus) gebruikt om het regeneratieproces na een traumatische verwonding te bestuderen. Het doel van deze collectie is om gestandaardiseerde protocollen voor orgaan- of weefselschade bij aquatische dieren te tonen en zo de enorme voordelen te demonstreren die kunnen worden behaald door deze modeldieren te gebruiken in de regeneratieve geneeskunde.

Om hersenregeneratie te bestuderen, stellen Shimizu et al.13 een interessant model voor van hersenletsel, waarbij ze medaka en zebravis vergelijken. De auteurs beschreven een methode met behulp van een naald om letsel te induceren in de hersenen van volwassen vissen voor het onderzoek naar het cellot in de neurogene stamcel-niche. In detail brachten de auteurs handmatig een naald in een specifiek gebied van de hersenen (de optic tectum) en werden de hersenen van de vissen verwijderd en gefixeerd. De hersenen werden gesneden (met behulp van cryostat) en deze secties werden gebruikt om specifieke markers (proliferatief of differentiatief) te detecteren. De door de auteurs beschreven aanpak leverde resultaten op bij twee verschillende teleooste vissen: medaka en zebravis.

Voor regeneratie van het ruggenmerg beschrijven Burris et al.14 een origineel protocol om het gedrag van zebravis te evalueren, zowel ongedeerd als na een letselschadeverschijnsel in het ruggenmerg. De auteurs observeerden een significante afname van het zwemvermogen bij vissen met een ruggenmergletsel. Interessant is dat deze vis geleidelijk het zwemvermogen herstelde, minstens 2 weken na de letselschadeverschijnsel. Bijdragend aan de studies over ruggenmergregeneratie met behulp van het zebravismodel, maakte een protocol van El-Daher et al.15 het mogelijk om een ruggenmergletsel met grotere precisie uit te voeren. De auteurs gebruikten een laser om een specifieke letselschadeverschijnsel te induceren. Deze methode verschilde van een manuele aanpak omdat het een toename in het aantal dieren en experimenten mogelijk maakte.

Aangezien teleooste vissen en andere aquatische dieren kunnen regenereren na een ruggenmergletsel, beschrijven Slater et al.16 in detail een protocol om het ruggenmerg te doorsnijden in een kikkerdiermodel (xenopus). De auteurs geven ook stappen over hoe ze dit diermodel tijdens de operatie kunnen beheren, hoe ze zorgen voor postoperatieve zorg en hoe ze functionele tests kunnen uitvoeren. Doorgaande inspanningen om de moleculaire mechanismen te ontleden die de weefselregeneratie, met name de hersenen en het ruggenmerg, beheersen, in deze niet-mammale diermodellen kunnen helpen bij de ontwikkeling van nieuwe strategieën voor de behandeling van verschillende ziekten.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

De auteurs hebben geen dankbetuigingen.

Referenties

  1. Shvedova, M., Thanapaul, R. J. R. S., Thompson, E. L., Niedernhofer, L. J., Roh, D. S. Cellular senescence in aging, tissue repair, and regeneration. Plastic and Reconstructive Surgery. 150, 4-11 (2022).
  2. Hou, J., Zhou, Q., Zhu, X., Peng, J., Xiong, J. W. Diverse biological and engineering strategies towards organ regeneration. Cell Regeneration. 10 (1), 34(2021).
  3. Shimizu, T. Tissue & organ engineering for regenerative therapy. Arerugi. 66 (1), 32-35 (2017).
  4. Reyes-Acevedo, R., et al. Current state and challenges for organ donation and transplantation in Mexico. Transplantation. 103 (4), 648-650 (2019).
  5. Ricci, S., Cacialli, P. Stem cell research tools in human metabolic disorders: An overview. Cells. 10 (10), 2681(2021).
  6. Cacialli, P., et al. Neuronal expression of brain derived neurotrophic factor in the injured telencephalon of adult zebrafish. The Journal of Comparative Neurology. 526 (4), 569-582 (2018).
  7. Cacialli, P., Lucini, C. Adult neurogenesis and regeneration in zebrafish brain: are the neurotrophins involved in. Neural Regeneration Research. 14 (12), 2067-2068 (2019).
  8. Cacialli, P., et al. A connexin/ifi30 pathway bridges HSCs with their niche to dampen oxidative stress. Nature Communications. 12 (1), 4484(2021).
  9. Watanabe, N., et al. Kidney regeneration through nephron neogenesis in medaka. Development, Growth & Differentiation. 51 (2), 135-143 (2009).
  10. Sekimizu, K., Tagawa, M., Takeda, H. Defective fin regeneration in medaka fish (Oryzias latipes) with hypothyroidism. Zoological Science. 24 (7), 693-699 (2007).
  11. Phipps, L. S., Marshall, L., Dorey, K., Amaya, E. Model systems for regeneration: Xenopus. Development. 147 (6), (2020).
  12. Slater, P. G., Palacios, M., Larrain, J. Xenopus, a model to study wound healing and regeneration: Experimental approaches. Cold Spring Harbor Protocols. 2021 (8), (2021).
  13. Shimizu, Y., Kawasaki, T. Stab wound injury model of the adult optic tectum using zebrafish and medaka for the comparative analysis of regenerative capacity. Journal of Visualized Experiments. (180), e63166(2022).
  14. Burris, B., Jensen, N., Mokalled, M. H. Assessment of swim endurance and swim behavior in adult zebrafish. Journal of Visualized Experiments. (177), e63240(2021).
  15. JoVE. Erratum:Controlled semi-automated laser-induced injuries for studying spinal cord regeneration in zebrafish larvae. Journal of Visualized Experiments. (182), e6497(2022).
  16. Slater, P. G., Larrain, J. Spinal cord transection In xenopus laevis tadpoles. Journal of Visualized Experiments. (178), e63276(2021).

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

ZebrafishMedakaOptic Tectum InjurySwim Endurance AssessmentSwim BehaviorSpinal Cord RegenerationLaser-induced InjuriesXenopus Laevis Tadpoles