Mejoza to złożone zdarzenie komórkowe, w którym po pojedynczej rundzie replikacji DNA następują dwie kolejne rundy podziału komórki. Kilka zdarzeń specyficznych dla mejozy musi być skoordynowanych podczas początkowych etapów mejozy, aby zapewnić dokładną segregację chromosomów. Zdarzenia te obejmują zakończenie rekombinacji homologicznej, koorientację kinetochorów siostrzanych podczas pierwszego podziału mejotycznego oraz stopniową utratę kompleksów kohezyny w celu rozwiązania chiazmatów między homologami. Precyzyjna regulacja tych procesów jest niezbędna do utrzymania płodności i zapobiegania zdarzeniom nieprawidłowej segregacji chromosomów, które mogą prowadzić do genetycznych zaburzeń rozwojowych i spontanicznych poronień1.
Podczas gdy kluczowe zdarzenia mejozy mają miejsce zarówno u mężczyzn, jak i kobiet, istnieją znaczące czasowe i mechanistyczne różnice między spermatogenezą a oogenezą2. Na przykład podczas mejozy żeńskiej profaza I występuje podczas rozwoju embrionalnego i zatrzymuje się na etapie dyktowania aż do dojrzewania. Natomiast spermatogeneza rozpoczyna się w okresie dojrzewania i postępuje falami przez całe dorosłe życie bez zatrzymania. Różnice między mejozą męską i żeńską podkreślają potrzebę opracowania metod, które są specjalnie ukierunkowane na ocenę tych procesów zarówno w spermatocytach, jak i oocytach. Obecnie ocena progresji mejotycznej w dużej mierze opiera się na wykorzystaniu spreadów chromatyny3,4,5. Chociaż rozprzestrzenianie się chromatyny jest przydatne do badania chromosomów mejotycznych, nie udaje im się zachować integralności komórkowej, uniemożliwiając ocenę struktur komórkowych, takich jak mikrotubule wrzecionowate, centrosomy, otoczka jądrowa i przyłączenia telomerów. Obrazowanie na żywo i techniki długoterminowego hodowli znacznie poszerzyły naszą wiedzę na temat mejozy kobiet; Podobne podejścia do wizualizacji całej nienaruszonej komórki są jednak rzadziej stosowane w badaniu spermatogenezy6,7. Aby zobrazować dynamiczne zdarzenia podczas mejozy męskiej, dostosowaliśmy sprawdzone techniki zgniatania kanalików, aby szybko ocenić cechy cytologiczne rozwijających się spermatocytów myszy8,9. Opisana tutaj metoda utrzymuje integralność komórki, umożliwiając badanie wielu struktur komórkowych na różnych etapach spermatogenezy.
Ta technika zgniatania kanalików to podejście całościowe, które pozwala na ocenę struktur komórkowych za pomocą mikroskopii immunofluorescencyjnej. Powszechne podejścia histologiczne do wizualizacji progresji mejotycznej u samców myszy, takie jak barwienie hematoksyliną i eozyną jąder zanurzonych w parafinie oraz immunofluorescencyjne znakowanie kriosekcji, pozwalają na szeroki przegląd progresji mejotycznej. Jednak techniki te nie są w stanie rozpoznać pojedynczych komórek w stopniu niezbędnym do szczegółowej analizy zdarzeń zachodzących podczas mejozy10,11. Alternatywne techniki wizualizacji procesów mejotycznych polegają na znacznym zaburzeniu chemiosmotycznym spermatocytów w celu wyizolowania i utrwalenia materiałów jądrowych3,4,5. Te zabiegi chemiczne utrudniają obserwację typów komórek innych niż pierwotne spermatocyty. Niedawno opisana metoda przez Namekawę umożliwiła społeczności badawczej zachowanie architektury jądrowej izolowanych spermatocytów, ale wymaga użycia cytospinu i akcesoriów, które mogą nie być łatwo dostępne dla niektórych laboratoriów4. W przeciwieństwie do tego, technika squasha kanalików wymaga jedynie sprzętu, który jest ogólnie standardem w większości laboratoriów biologii komórki.
Opisana tutaj metoda zgniatania kanalików może być użyta do wizualizacji różnych typów komórek znajdujących się w kanaliku nasiennym, w tym komórek Sertoliego, spermatogonii, pierwotnych i wtórnych spermatocytów oraz spermatyd. Łącząc tę technikę z niemal synchroniczną pierwszą falą spermatogenezy u młodych myszy, możliwe jest uzyskanie wzbogaconych populacji komórek spermatogennych w miarę ich postępu przez mejozę12. Proces ten pozwala na szczegółową analizę procesów zachodzących w spermatogenezie, takich jak wczesne zdarzenia profazy, przejścia G2/MI i metafazy do anafazy oraz spermiogeneza. Ponadto preparaty do squasha kanalików mogą być wykorzystywane do wizualizacji cech cytologicznych chromosomów (np. domen międzychromatydowych (ICD) i kinetochorów) oraz centrosomów (centrioli i materiału/matryc pericentrioralnych). Metoda squasha może być z łatwością stosowana równolegle z innymi podejściami eksperymentalnymi, takimi jak rozprzestrzenianie chromatyny i ekstrakcja białek. Ponadto technika ta została z powodzeniem zmodyfikowana w celu osadzania żywych komórek plemnikotwórczych na szkiełkach w celu bezpośredniej wizualizacji13.
Opisana tutaj metoda obejmuje technikę zgniatania kanalików nasiennych całokomórkowych do analizy przejścia G2/MI u myszy C57BL/6J typu dzikiego. Cechy cytologiczne pierwotnych spermatocytów wchodzących do pierwszego podziału mejotycznego uwidoczniono za pomocą mikroskopii immunofluorescencyjnej w celu obserwacji wrzeciona mejotycznego. Tę wszechstronną technikę można łatwo zmodyfikować, aby uwidocznić inne etapy mejotyczne i różne typy komórek. Technika ta jest również podatna na alternatywne strategie wizualizacji, takie jak podejścia DNA i RNA FISH.