Podczas rozwoju, pojedyncza komórka daje początek całemu organizmowi w bardzo złożonym procesie, który obejmuje zarówno podziały, jak i ruchy komórek. Aby lepiej zrozumieć biologiczne zasady leżące u podstaw dynamiki zachowania komórek, biolodzy rozwojowi zaczęli stosować techniki obrazowania in vivo oparte na fluorescencji. Specyficzne przedziały komórek, takie jak błony komórkowe, mogą być albo znakowane przez leczenie barwnikami fluorescencyjnymi, co jest podejściem utrudnionym przez brak swoistości i penetracji tkanki1, albo przez specyficzne wprowadzenie do zarodka egzogennych mRNA kodujących białka fluorescencyjne2. Do efektywnego dostarczania związków egzogennych, takich jak mRNA, można stosować różne techniki. Należą do nich między innymi mikroiniekcja, elektroporacja, bombardowanie mikrocząstkami, lipofekcja i transdukcja3,4. Chociaż wszystkie te podejścia mogą być wykorzystane do wprowadzenia związków egzogennych do rozwijającego się zarodka, tylko mikroiniekcja pozwala na zastosowanie wcześniej zdefiniowanych i precyzyjnych ilości do każdej komórki3. Techniki mikroiniekcji opisano dla wszystkich głównych modelowych systemów rozwojowych4 (np. muszki owocowe, nicienie, danio pręgowany, żaby, myszy), a także dla niektórych modelialternatywnych4, w tym modeli stosowanych w badaniach porównawczych mających na celu zrozumienie ewolucji mechanizmów rozwojowych (np. ukwiałów, pierścienic, jeżowców, osłonic puchatych, głowostrunowca amfioksusa).
Cephalochordates, które razem z osłonicami i kręgowcami tworzą gromadę strunowców, są szczególnie dobrze przystosowanymi modelami do badania ewolucji strunowców i różnicowania kręgowców od przodka bezkręgowców5-8. Linia głowostrunowców rozdzieliła się bardzo wcześnie podczas ewolucji strunowców; i współcześnie żyjące głowostrunowce, które dzielą się na trzy rodzaje (Branchiostoma, Asymmetron i Epigonichthys), przypominają kręgowce zarówno pod względem ogólnej anatomii, jak i architektury genomu5-8. Spośród około 30 gatunków głowostrunowców, które zostały opisane do tej pory, pięć jest dostępnych do badań embriologicznych i rozwojowych6,9: Asymmetron lucayanum (lancet Bahama), Branchiostoma floridae (amfioxus z Florydy), Branchiostoma lanceolatum (amfioks europejski), Branchiostoma belcheri (amfioksus chiński) i Branchiostoma japonicum (amfioksus japoński). Dojrzałe dorosłe osobniki trzech z tych gatunków (B. lanceolatum, B. belcheri i B. japonicum) mogą zostać nakłonione do tarła na żądanie w sezonie lęgowym10,11. Ponadto, przynajmniej w przypadku B. lanceolatum, efektywne tarło można również wywołać w sztucznej wodzie morskiej12 , dzięki czemu ten konkretny gatunek głowostrunowca jest dostępny dla laboratoriów, które nie mają dostępu do naturalnej wody morskiej. Połączenie u B. lanceolatum wygodnego i niezawodnego dostępu do zarodków z efektywną metodą dostarczania, taką jak mikroiniekcja, jak dotąd jedyna technika dostarczania opracowana u amfioksusa (zarówno u B. floridae, jak i B. belcheri)13-15, umożliwi opracowanie nowego zestawu technik manipulacyjnych, w tym podejść opartych na śledzeniu linii i dynamicznym zachowaniu komórek.
W ten sposób opracowano protokół efektywnej mikroiniekcji mRNA w celu ekspresji białek fluorescencyjnych w zarodku B. lanceolatum. Ponadto, aby zapewnić podstawowy zestaw narzędzi do obrazowania na żywo zarodków B. lanceolatum, opracowano systemy wektorowe, które umożliwiają ekspresję białek fluorescencyjnych związanych z błoną i jądrem. W celu celowania błonowego wzmocnione białko zielonej fluorescencji (eGFP) zostało połączone z ludzkim pudełkiem HRAS CAAX, a lokalizację jądrową mCherry i eGFP uzyskano przez fuzję z eksonem histonu 2B (H2B) danio pręgowanego (Figura 1, plik uzupełniający 1). Ponadto, w celu optymalizacji translacji białek, sekwencje Kozaka i kodony konstruktów zostały zmodyfikowane i przystosowane do użycia u B. lanceolatum. Podsumowując, przedstawiona tu metoda iniekcji i wektory ekspresji posłużą jako podstawa do opracowania nowych podejść eksperymentalnych dla głowostrunowców, w szczególności analiz z wykorzystaniem najnowszych technik obrazowania in vivo opartych na fluorescencji.