$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Formowanie oka kręgowców to wysoce konserwatywny proces, w którym starannie zaaranżowane międzykomórkowe szlaki sygnałowe ustalają typy tkanek i określają tożsamość regionalną1. Zaburzenia wczesnej morfogenezy oka skutkują głębokimi defektami w architekturze oka i często są oślepiające2. Jedna z takich chorób wynika z niemożności zamknięcia szczeliny naczyniówkowej oka po brzusznej stronie miseczki nerwu wzrokowego3. Szacuje się, że to zaburzenie, znane jako coloboma oczne, występuje u 1 na 4-5000 żywych urodzeń i powoduje 3-11% ślepoty u dzieci, zwykle objawiając się jako struktura przypominająca dziurkę od klucza, która wystaje niżej ze źrenicy w środku oka4,5,6. Funkcją szczeliny naczyniówki jest zapewnienie punktu wejścia dla wczesnego układu naczynieniowego wrażliwego w miseczkę wzrokową, po czym boki szczeliny zrośnią się, aby zamknąć naczynia 7.
Chociaż coloboma oczna jest znana od czasów starożytnych, niedawno zidentyfikowaliśmy nową podgrupę pacjentów z coloboma z utratą tkanki wpływającą na górny/grzbietowy aspekt oka. Ostatnie prace w naszym laboratorium doprowadziły do odkrycia struktury oka w oku grzbietowym danio pręgowanego, którą nazywamy górną bruzdą oczną (SOS) lub górną szczeliną8. Ważne jest, aby pamiętać, że struktura ma cechy zarówno bruzdy, jak i szczeliny. Podobnie jak bruzda, jest to ciągła warstwa tkanki, która rozciąga się od nosa do skroniowej siatkówki. Ponadto zamknięcie struktury nie jest pośredniczone przez fuzję dwóch przeciwległych błon podstawnych i wydaje się, że wymaga procesu morfogenetycznego, w którym struktura jest zasiedlona przez komórki. Jednak, podobnie jak szczelina, tworzy strukturę, która oddziela nosową i skroniową stronę oka grzbietowego z błoną podstawną. Dla spójności w tym tekście będziemy odnosić się do niego jako SOS.
SOS jest ewolucyjnie zachowany u kręgowców, będąc widocznym podczas morfogenezy oka u ryb, piskląt, traszek i myszy8. W przeciwieństwie do szczeliny naczyniówki, która jest obecna od 20 do 60 godzin po zapłodnieniu (hpf) u danio pręgowanego, SOS jest wysoce przejściowy, jest łatwo widoczny od 20-23 hpf i nieobecny przez 26 hpf8. Ostatnie badania w naszym laboratorium wykazały, że podobnie jak szczelina naczyniówki, SOS odgrywa rolę w prowadzeniu naczyń krwionośnych podczas morfogenezy oka8. Chociaż czynniki kontrolujące powstawanie i zamykanie SOS nie są jeszcze w pełni poznane, nasze dane podkreśliły rolę genów wzorcujących wzorzec oka grzbietowo-brzusznego8.
Danio pręgowany jest doskonałym organizmem modelowym do badania SOS. Jako system modelowy zapewnia szereg korzyści w badaniu rozwoju oka: jest modelem kręgowców; każde pokolenie wykazuje wysoką płodność (~200 zarodków); jego genom został w pełni zsekwencjonowany, co ułatwia manipulacje genetyczne; Około 70% ludzkich genów ma co najmniej jeden ortolog danio pręgowanego, co czyni go idealnym, opartym na genetyce modelem choroby człowieka9,10. Co najważniejsze, jego rozwój odbywa się na zewnątrz matki, a jego larwy są przezroczyste, co pozwala na wizualizację rozwijającego się oka ze względną łatwością11.
W tym zestawie protokołów opisujemy techniki, za pomocą których SOS może być wizualizowany u larw danio pręgowanego. Różnorodność technik wizualizacji zastosowanych w tym raporcie pozwoli na wyraźną obserwację SOS podczas normalnego rozwoju oka, a także możliwość wykrycia wad zamknięcia SOS. Nasze przykładowe protokoły będą zawierały badania Gdf6, BMP zlokalizowanego w oku grzbietowym i znanego regulatora zamknięcia SOS. Co więcej, techniki te można łączyć z eksperymentalnymi manipulacjami w celu identyfikacji czynników genetycznych lub czynników farmakologicznych, które wpływają na prawidłowe tworzenie i zamykanie SOS. Ponadto dołączyliśmy protokół, dzięki któremu możliwe jest obrazowanie fluorescencyjne wszystkich błon komórkowych, co pozwala eksperymentatorowi zaobserwować zmiany morfologiczne w komórkach otaczających SOS. Naszym celem jest ustanowienie zestawu ustandaryzowanych protokołów, które mogą być wykorzystywane w całej społeczności naukowej, aby zaoferować nowy wgląd w tę nową strukturę rozwijającego się oka.