1. Wstęp
W tym filmie opisujemy metody preparowania siatkówki oraz immunohistochemii w trzech określonych okresach rozwojowych: w stadium trzeciego poczwargowego larwy, stadium połowy przepoczwarowania oraz w stadium dorosłym. Choć nasz protokół sprawdza się również w innych stadiach poczwarki (szczegóły dotyczące wcześniejszych etapów znajdują się w 16), wybraliśmy stadium połowy przepoczwarowania, ponieważ jest ono optymalne do obrazowania wszystkich PR w jednej płaszczyźnie ogniskowania, a ich jądra są łatwo identyfikowalne, co ułatwia wizualizację wzorców ekspresji czynników transkrypcyjnych. Preparowanie siatkówki w późnych stadiach poczwarki jest bardzo podobne do preparowania siatkówki u osobników dorosłych.
W pierwszej kolejności pokazujemy, jak zbierać larwy i poczwarki na wybranych etapach rozwoju. Następnie wyjaśniamy, jak uzyskać optymalne preparaty anatomiczne siatkówek larwalnych w stadiach 17-18, siatkówek w połowie rozwoju poczwarki oraz siatkówek dorosłych osobników. Po drugie, demonstrujemy, jak wizualizować rozwój fotoreceptorów (PR) na tych etapach, wykorzystując immunohistochemię i mikroskopię konfokalną.
2. Pozycjonowanie i przygotowanie preparatu
Okres rozwojowy owadów jest zależny od temperatury. Aby umożliwić powtarzalne wyznaczanie stadiów rozwojowych larw i poczek, zaleca się hodowlę wszystkich linii much w temperaturze 25 °C w 12-godzinnym cyklu światło/ciemność.
Larwy trzeciego stadium: Około 96 h po zniesieniu jaj (w temperaturze 25 °C) larwy w późnej fazie trzeciego stadium przestają żerować i przemieszczają się po ściankach fiolki z pożywką, gdzie ostatecznie przechodzą w stadium poczwarki. Używając miękkiego pędzla lub pęsety, należy delikatnie usunąć wędrującą larwę trzeciego stadium ze ścianki fiolki z pożywką.
50% poczwarek ('midpupae') obserwuje się około 48 hr po przepoczwarczeniu. Aby dokładnie określić czas, można zaznaczyć markerem na fiolce z pożywką nowo powstałe białe poczwarki. Alternatywnie, można przenieść wszystkie białe poczwarki do nowej fiolki, aby uzyskać grupę o jednolitym stopniu rozwoju (w sprawie określania stadium poczwarek na podstawie kryteriów morfologicznych patrz 19). Po 48 hr ostrożnie usuń poczwarki ze stadium midpupae z fiolki za pomocą pęsety.
Dorosłe muchy: Znieczulić młode dorosłe muchy (2-5 dni po wyjściu z poczwarki) na podkładce z CO2. Odciąć głowy za pomocą pęsety i umieścić je w szklanym naczyniu z zimnym 1x PBS.
3. Procedura sekcji (ok. 1-2 h na jeden eksperyment)
Po pobraniu preparatów, należy umieścić je w kropli zimnego PBS na szalce do sekcji Sylgard. Wypreparować około 10-15 siatkówek na genotyp.
Prosimy o zapoznanie się z Kartami Charakterystyki Substancji Chemicznych oraz konsultację z biurem BHP i ochrony środowiska w Państwa instytucji w celu zapewnienia właściwego obchodzenia się z odczynnikami i sprzętem (patrz tabele na końcu niniejszego protokołu).
1. Larwalne tarczki imaginalne oka
- Zlokalizuj przedni koniec larwy, w którym znajdują się haczyki gębowe. Za pomocą pęsety delikatnie dociśnij środkową część larwy do podstawy szalki z Sylgardu. Drugą pęsetą uchwyć haczyki gębowe i powoli oraz delikatnie odciągnij je od ciała. Usuń główną część ciała, wykorzystując aparat gębowy do przytrzymania części przedniej, aby usunąć zbędne tkanki z tarczek imaginalnych, które pozostają przytwierdzone do mózgu.
- Przenieś mózg z tarczkami imaginalnymi do 1x PBS w szklanej szalkach trzechdołkowej, chwytając haczyki gębowe pęsetą. Przeprowadź etap fiksacji (krok 4.1.).
- Po fiksacji usuń gruczoły ślinowe oraz tkankę tłuszczową i oddziel mózg od tarczki imaginalnej oka i anteny. Aby zwiększyć dostępność „trudnych” przeciwciał, można usunąć błonę perypodialną znajdującą się na powierzchni nabłonka, przytrzymując część antenalną tarczki i odrywając błonę za pomocą igły sekcyjnej. Następnie przeprowadź immunohistochemię (krok 5.1.).
2. Siatkówki w 50% pupacji/środkowej fazie poczwarki
- Przytrzymaj tylny koniec poczwarki pęsetą. Ostrożnie usuń przednią powierzchnię poczwarki, chwytając kutykulę drugą pęsetą i powoli odciągając ją od puparium. Oderwij resztki kutykuli, aby odsłonić głowę.
- Używając końcówek pęsety, przebij leżący poniżej miękki worek w grzbietowo-przednim regionie. Umożliwi to dostęp do głowy. Ostrożnie oddziel głowę od tułowia, powoli odsysając ją pipetą P20. Wypuść głowę z końcówki pipety do świeżego, zimnego 1x PBS i usuń nadmiar tkanki; chwyć kutykulę głowy i usuń trąbkę. Przejdź do etapu utrwalania (krok 4.1.).
- Przebij płat wzrokowy jedną szpilką sekcyjną, aby unieruchomić tkankę. Wsuń drugą szpilkę sekcyjną między laminę a siatkówkę, aby oddzielić siatkówkę od laminy/płata wzrokowego. Przeprowadź immunohistochemię (krok 5.1.).
3. Oczy dorosłych osobników
- Uchwyć pęsetą środek tylnej części torebki głowowej i usuń części gębowe (trąbek), tkankę tłuszczową oraz tchawki.
- Uchwyć jedną pęsetą grzbietową kutykulę głowy, a drugą oddziel oczy od tkanki mózgowej, delikatnie pociągając na bok. W większości przypadków lamina, cienka i przezroczysta osłonka neuropilu mózgowego, pozostanie przytwierdzona do siatkówki. Łatwiej jest usunąć laminę po utrwaleniu.
- Usuń kutykulę na brzegu oka, pozostawiając niewielki fragment, aby ułatwić przenoszenie siatkówek pomiędzy różnymi roztworami. Przeprowadź utrwalenie (krok 4.1.).
- Usuń laminę, chwytając ją z jednej strony pęsetą i delikatnie pociągając na bok drugą pęsetą, tak aby nie uszkodzić siatkówki. Usuń pozostałości kutykuli, ponieważ mogłyby one złożyć się na siatkówce podczas montowania preparatu. Te dwa kroki są kluczowe dla wizualizacji fotoreceptorów, które w przeciwnym razie byłyby przesłonięte przez laminę i pozostałości kutykuli podczas procesu obrazowania. Przejdź do immunohistochemii (krok 5.1.).
4. Fixacja i płukanie (około 1 h)
- Przechowywać wypreparowane siatkówki w 1x PBS w szklanej płytce z trzema dołkami umieszczonej na lodzie podczas przygotowywania świeżego utrwalacza (rozcieńczyć 40 µl 37% roztworu formaldehydu w 360 μl 1x PBS, wymieszać w wortexie i przechowywać na lodzie). Zaleca się niezwłoczne przystąpienie do protokołu utrwalania i unikanie długiego przechowywania na lodzie (>15 min).
- Zastąpić 1x PBS 200 μl 3,7% roztworu formaldehydu. Należy upewnić się, że tkanka jest całkowicie zanurzona w utrwalaczu. Jest to kluczowe, w przeciwnym razie utrwalenie może być nieprawidłowe. W razie potrzeby usunąć pęcherzyki powietrza i tchawki za pomocą pęsety.
- Inkubować na wytrząsarce przez 15 min w temperaturze pokojowej.
- Zastąpić utrwalacz 1x PBS i przepłukać dwukrotnie 1x PBS. Kontynuować płukanie w PBS przez 30 min (na wytrząsarce, w temperaturze pokojowej).
- Zastąpić PBS roztworem PBST. Przepłukać dwukrotnie PBST.
- Przystąpić do usuwania błony peripodialnej z tarczek ocznych larw (3.1.3.) oraz blaszek z siatkówek w stadium połowy poczwarki/dorosłych (3.2.3., 3.3.4.).
5. Immunohistochemia
- Blokowanie: zastąpić PBS 200 μl 5% surowicy normalnej w PBST i inkubować siatkówki przez 20 min na wytrząsarce w temperaturze pokojowej.
- Zastąpić roztwór blokujący roztworem przeciwciał pierwszorzędowych. Uszczelnić płytkę trzystudzienkową parafilmem i inkubować przez noc na wytrząsarce w temperaturze pokojowej.
- Zastąpić roztwór PBST i przepłukać 3 razy. Kontynuować płukanie w PBST przez minimum 1 hr na wytrząsarce w temperaturze pokojowej.
- Przenieść do roztworu przeciwciał wtórnych i inkubować w uszczelnionej parafilmem szklanej płytce studzienkowej na wytrząsarce przez noc w temperaturze pokojowej.
- Zastąpić roztwór przeciwciał PBST i przepłukać trzy razy. Kontynuować płukanie w PBST przez minimum jedną hr na wytrząsarce w temperaturze pokojowej. Próbki można przechowywać w PBST przez kilka dni, jednak kluczowe jest dodawanie świeżego PBST przynajmniej raz dziennie, aby zapobiec ich wyschnięciu.
6. Montowanie preparatu
- W celu montowania siatkówek larwalnych i średnio-pupaalnych, za pomocą pipety P20 przenieść siatkówki na środek czystego szkiełka przedmiotowego. Usunąć nadmiar PBST. Użyć pęsety do wyrównania siatkówek, aby ułatwić obrazowanie.
- Nanieść 10 μl medium montującego na wierzch siatkówek. Delikatnie przykryć je szkiełkiem zakrywczym 24x40-1 i zabezpieczyć bezbarwnym lakierem do paznokci.
- W celu montowania siatkówek dorosłych, przygotować „mostki” 20: nanieść dwie krople po 5 μl 50% glicerolu na obu końcach szkiełka przedmiotowego i przykryć je szkiełkami zakrywczymi 22x22-1 (o grubości od 0,13 do 0,17 mm).
- Usunąć PBST za pomocą pipety P20, dbając o to, aby siatkówki nie wyschły. Dodać 20 μl medium montującego do zagłębienia. Użyć medium montującego do przeniesienia siatkówek pipetą P20 na szkiełko przedmiotowe z „mostkiem”.
- Użyć pęsety do zorientowania (soczewki powinny być skierowane w stronę szkiełka przedmiotowego) i wyrównania siatkówek, aby ułatwić obrazowanie. W razie potrzeby usunąć pęcherzyki powietrza za pomocą pipety P20.
- Powoli nałożyć od jednej strony szkiełko zakrywcze 24x40-1 (o grubości od 0,13 do 0,17 mm) i zabezpieczyć krawędzie bezbarwnym lakierem do paznokci lub taśmą klejącą. Próbki przechowywać w temperaturze 4 °C w kasecie do szkiełek mikroskopowych (w ciemności).
7. Reprezentatywne wyniki
Jako przykład zastosowania niniejszego protokołu, w filmie przedstawiamy reprezentatywne wyniki wizualizacji różnicowania fotoreceptorów na trzech etapach rozwojowych. Tarczkę oka i czułka larwy oraz siatkówkę w średniej fazie przepoczwarzenia zabarwiono przeciwciałami znakującymi różne typy fotoreceptorów podczas ich rozwoju (Rycina 1A, B), natomiast siatkówkę osobnika dorosłego zabarwiono dwoma przeciwciałami przeciwko rodopsynie, aby zwizualizować dwa podtypy fotoreceptorów (Rycina 1C).