Koralowce są kluczowymi budowniczymi ekosystemów i ważnymi dla różnorodności biologicznej w oceanach i zdrowiu ludzi1,2,3. Są zagrożone ze względu na zmiany klimatyczne i inne antropogeniczne czynniki stresogenne, a wiele gatunków koralowców uważa się za krytycznie zagrożone. W związku z tym istnieje znaczne zapotrzebowanie na narzędzia komórkowe i molekularne do diagnozowania koralowców w stresie. Ponadto niewiele wiadomo na temat tego, gdzie geny ulegają ekspresji w tkance dorosłego koralowca, a zatem niewiele wiadomo o funkcjach tych genów. Aby rozwiązać ten problem, dostosowaliśmy protokół hybrydyzacji in situ (ISH), powszechnie stosowany w medycynie ludzkiej i ewolucyjnej biologii rozwoju, do stosowania na próbkach tkanek zatopionych w parafinie dorosłych koralowców. Ta technika jest najskuteczniejsza, gdy jest stosowana na dorosłych koralowcach, które przeszły stresujące wydarzenie, takie jak narażenie na stres cieplny. Jednak technika ta może być stosowana w szerokim zakresie tkanek i etapów życia koralowców i nie ogranicza się tylko do koralowców narażonych na stres cieplny4,6,7. Ponadto technika ta może być stosowana na tkankach lub komórkach dowolnego metazoanu, o ile dostępne są informacje o sekwencji cDNA.
Celem tej metody jest wizualizacja sond RNA w tkance dorosłego koralowca, która została zakonserwowana i zatopiona w parafinie i pocięta na szkiełka. Ta metoda jest potężnym narzędziem diagnostycznym, które pozwala na wizualizację kwasów nukleinowych w tkance dorosłego koralowca. Początkowo metoda ta została opracowana do diagnostyki medycznej i od tego czasu stała się popularnym narzędziem w dziedzinach takich jak biologia rozwojowa i ewolucyjna biologia rozwojowa8,9,10. ISH jest również metodą krytyczną, szczególnie w systemach niemodelowych, gdy dostępne są dane dotyczące sekwencji genomicznych i transkryptomicznych, ale przestrzenne wzorce ekspresji genów są nieznane. W przypadku prac diagnostycznych w systemach niemodelowych technika ta jest skuteczna, ponieważ może wskazać, które komórki i tkanki wyrażają interesujący nas gen i może prowadzić do bardziej ukierunkowanych podejść terapeutycznych8,9,10,11,12. Wreszcie, ta technika jest jakościowa i skuteczniejsza w połączeniu z ilościowymi danymi dotyczącymi ekspresji genów11.
Podejście opisane w tym artykule będzie interesujące dla badaczy, którzy już zaprojektowali sondę RNA znakowaną digoksygeniną (DIG) (zarówno sondę sensowną, jak i antysensowną) i są teraz gotowi do przeprowadzenia hybrydyzacji sond in situ z próbką. Aby wykonać tę metodę, dla każdej badanej sondy potrzebne będą dwa szeregowe odcinki tkanki koralowca parafinowego. Jedna sekcja będzie używana dla sondy czujnikowej, a druga dla sondy antysensownej. Sonda wykrywania będzie kontrolką wskazującą niespecyficzne powiązanie. Jeśli w sondzie zmysłowej obserwuje się barwienie, oznacza to, że sonda antysensowna nie jest specyficzna dla interesującego RNA. Sondy mogą być zaprojektowane dla każdego genu ulegającego ekspresji. W tym protokole wykorzystano kilka przykładów, które wcześniej stwierdzono jako ulegające ekspresji podczas stresu cieplnego u koralowców: homolog onkogenu wirusa kostniakomięsaka myszy FBJ (Fos-B), białko aktywujące (AP1) i receptor czynnika martwicy nowotworu 41 (TNFR 41)11. ISH przy użyciu sond RNA znakowanych DIG jest preferowany w porównaniu z sondami radioaktywnymi, ponieważ ich obsługa jest znacznie bezpieczniejsza10. Ponadto technika ta jest bardzo czuła i może być wykonywana na szerokim zakresie tkanek i zarodków poza dorosłymi koralowcami narażonymi na stres cieplny13,14,15,16.