Ten protokół opisuje zmodyfikowaną procedurę szybkiego izolowania czystych oocytów etapu I u danio pręgowanego pozbawionego komórek ziarnistych, zapewniając tym samym wygodną metodę do badań specyficznych dla oocytów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje zmodyfikowaną procedurę szybkiego izolowania czystych oocytów etapu I u danio pręgowanego pozbawionego komórek ziarnistych, zapewniając tym samym wygodną metodę do badań specyficznych dla oocytów.
Badania nad rozwojem oocytów mają znaczące implikacje w biologii rozwoju. Danio pręgowany (Danio rerio) był szeroko wykorzystywany jako organizm modelowy do badania wczesnych procesów rozwojowych od oocytu do zarodka. U danio pręgowanego oocyty są otoczone pojedynczą warstwą somatycznych komórek ziarnistych. Jednak oddzielenie komórek ziarnistych od oocytów stanowi wyzwanie, ponieważ uzyskanie czystych oocytów ma kluczowe znaczenie dla precyzyjnej analizy. Chociaż zaproponowano różne metody izolowania oocytów danio pręgowanego na różnych etapach rozwoju, obecne techniki nie są w stanie całkowicie usunąć komórek ziarnistych, co ogranicza dokładność analizy genomu skoncentrowanej wyłącznie na oocytach. W tym badaniu udało nam się opracować szybki i skuteczny proces izolowania czystych oocytów etapu I u danio pręgowanego przy jednoczesnym wyeliminowaniu zanieczyszczenia komórkami ziarnistymi. Technika ta ułatwia analizę biochemiczną i molekularną, szczególnie w badaniu aspektów epigenetycznych i struktury genomu specyficznych dla oocytów. Warto zauważyć, że metoda jest przyjazna dla użytkownika, minimalizuje uszkodzenia oocytów i zapewnia praktyczne rozwiązanie do późniejszych badań i analiz.
Danio pręgowany jest jednym z najważniejszych systemów modelowych w biologii rozwojowej. W ostatnich latach w licznych badaniach wykorzystano danio pręgowanego jako model do badania ważnych zdarzeń biologicznych i procesów regulacyjnych od oocytu do zarodka. Obejmują one skomplikowane procesy rozwoju i dojrzewania oocytów1, funkcjonalność genów matczynych2, regulację przejść matczyno-jarzygotycznych3, oraz obszerne analizy omiczne4.
Komórki ziarniste, komórki somatyczne otaczające i pielęgnujące rozwijającą się komórkę jajową w pęcherzyku jajnikowym5,6, odgrywają kluczową rolę w tym procesie rozwoju. Gdy pierwotne komórki rozrodcze (PGC) ewoluują w oogonię, są otoczone przez monowarstwę komórek ziarnistych7. Wraz z zewnętrznymi komórkami osłonowymi, oocyt i otaczające go komórki ziarniste tworzą dojrzały pęcherzyk8. Biorąc pod uwagę podstawowe rozróżnienie między komórkami rozrodczymi a komórkami somatycznymi, uzyskanie czystej próbki oocytów jest konieczne, zwłaszcza w przypadku analiz związanych z genomem.
W strukturze pęcherzykowej danio pręgowanego, komórki ziarniste zazwyczaj wykazują średnicę zaledwie kilku mikronów8, podkreślając ścisłe powiązania między komórkami ziarnistymi a oocytami9. To ścisłe powiązanie stanowi wyzwanie w osiągnięciu całkowitej separacji ze względu na znaczną różnicę zarówno w liczbie, jak i objętości komórek ziarnistych w porównaniu z oocytami (setki komórek ziarnistych w porównaniu z pojedynczym oocytem)10,11. Nawet minimalne zanieczyszczenie pojedynczą komórką ziarnistą może utrudnić dalsze analizy ukierunkowane na oocyty. Dlatego w przypadku badań koncentrujących się na cechach genomowych i epigenetycznych niezbędna jest eliminacja komórek ziarnistych.
Korzystając z dobrze scharakteryzowanych kryteriów morfologicznych, oocyty na każdym etapie mogą być rozróżniane na podstawie średnicy11. Proces oogenezy u danio pręgowanego jest podzielony na pięć etapów w zależności od morfologii i kariotypu11. Oocyty stadium I (średnica 7-140 μm) obejmują oocyty od początku mejozy do wczesnego etapu mejozy I. Co najważniejsze, oocyty te są przezroczyste, co pozwala na obserwację jądra centralnego w świetle przechodzącym (Figura 1Ai). Oocyty w stadium II (średnica 140-340 μm) stopniowo stają się pieniste i półprzezroczyste. Wraz z powiększeniem pęcherzyków włosowych i proliferacją pęcherzyków korowych, pęcherzyki rozrodcze w środku stają się trudne do odróżnienia12 (Rysunek 1Aii). Oocyty III stopnia (średnica 340-690 μm) stopniowo gromadzą witellogeninę, a świeże pęcherzyki stają się coraz bardziej nieprzezroczyste (Rysunek 1Aiii). Mejoza trwa w oocytach etapu IV (średnica 690-730 μm), gdy chromosomy wchodzą w środek mejozy II, gdzie ulegają stagnacji (Figura 1Aiv). Oocyty w stadium V (średnica 730-750 μm) dojrzały i są gotowe do owulacji7,11(Rysunek 1Av).
Na podstawie unikalnych cech każdego z wyżej wymienionych etapów, zaproponowano metodę izolowania oocytów od etapów I do III poprzez trawienie jajników danio pręgowanego za pomocą roztworu trawiennego zawierającego kolagenazę I, kolagenazę II i hialuronidazę, a następnie filtrację przez sitko komórkowe o określonej wielkości13. Jednak, chociaż metoda ta pozwala na uzyskanie oocytów na różnych etapach rozwoju, nie jest w stanie całkowicie oddzielić oocytów i komórek ziarnistych. Inni badacze zasugerowali również metody oddzielania komórek ziarnistych od oocytów. Jednak metody te opierają się przede wszystkim na metodach mechanicznych, które mogą powodować uszkodzenie oocytów, są czasochłonne i niewystarczające do uzyskania znacznej liczby oocytów do analizy14,15.
Biorąc pod uwagę ograniczenia istniejących metod i specyficzne wymagania badawcze, to badanie ma na celu ustalenie procedury dokładnego oddzielania oocytów i komórek ziarnistych oraz uzyskania wystarczającej liczby czystych oocytów I stopnia do analizy. Rozwijając przywołaną metodę13, stosujemy ulepszony bufor trawienny (patrz Tabela materiałów), który jest łagodniejszy i ułatwia dyspersję oocytów i dysocjację komórek ziarnistych. Następnie oocyty są przepuszczane przez sitko komórkowe, po którym następuje mycie i dalsza selekcja mikroskopowa, umożliwiająca pozyskanie dużej liczby czystych oocytów w stadium I.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie danio pręgowane były traktowane zgodnie z rygorystycznymi wytycznymi dotyczącymi opieki nad zwierzętami, określonymi przez odpowiednie krajowe i/lub lokalne organy ds. dobrostanu zwierząt. Utrzymanie i obchodzenie się z rybami uzyskało zgodę zarówno władz lokalnych, jak i komisji etycznej ds. zwierząt Szpitala Zachodniochińskiego Uniwersytetu Syczuańskiego (zatwierdzenie nr 20220422003). Jajniki danio pręgowanego zawierają mieszaninę wieloetapowych oocytów, z których każdy etap rozwojowy jest obecny w jajnikach dorosłego danio pręgowanego. Jednak młode danio pręgowane zostały wybrane do tego badania ze względu na dominację oocytów w późnym stadium (stadium II-III) w jajnikach dorosłych ryb, które są duże i nieprzezroczyste. Natomiast młode osobniki mają płaskie i wydłużone jajniki składające się głównie z oocytów w stadium I (Ryc. 1B) (Ryc. 1B). Wcześniejsze badania wykazały, że cechy morfologiczne wczesnej oogenezy u dorosłych i młodocianych ryb danio pręgowanego są bardzo spójne, co potwierdza możliwość wykorzystania młodocianych danio pręgowanych13. Procedury opisane poniżej, opisane w Rysunek 2, zawierają szczegółowy opis procesu izolacji, od sekcji do uzyskania czystych oocytów w stadium I. Dla dalszych informacji odczynniki, i sprzęt wykorzystany w badaniu są wymienione w Tabeli Materiałów.
1. Rozwarstwienie jajników
2. Trawienie
3. Filtracja
4. Mycie
5. Wybór do kontroli jakości
6. Potwierdzenie przez barwienie jądrowe
UWAGA: Dla dalszego udoskonalenia wyizolowanych oocytów, zastosowano barwienie za pomocą Hoechst 33342 w celu identyfikacji i usunięcia pojedynczych oocytów z komórkami ziarnistymi, które mogły zostać pominięte w poprzednim kroku.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Rycina 1 ilustruje morfologię jajników obserwowaną u dorosłych i młodocianych danio pręgowanych, przedstawiając oocyty na różnych etapach rozwoju w celu służyć jako materiał referencyjny. Rycina 1A przedstawia graficzną reprezentację morfologii i wielkości oocytu na każdym etapie rozwoju, począwszy od etapu pierwotnego wzrostu (stadium I), a kończąc na owulowanej komórce jajowej (stadium V). Ryciny 1Ai-v przedstaw średnice odpowiadające stadium ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym badaniu opracowaliśmy metodę izolowania czystych i czystych oocytów I stopnia, z wyłączeniem komórek ziarnistych, do dalszej analizy (w szczególności analiz genomowych). Porównując tę zmodyfikowaną metodę z przywołaną metodą13, oocyty I stopnia uzyskane tą metodą są morfologicznie nienaruszone, w wystarczającej liczbie i wolne od zanieczyszczenia innymi komórkami somatycznymi, co czyni je odpowiednimi do różnych późniejszych badań i analiz. Ponadto, w porównaniu z innymi metodami separacji m...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (32170813 i 31871449) oraz Departament Nauki i Technologii Sychuanu (2024NSFSC0651), a także projekt 1·3·5 dla dyscyplin doskonałości - Fundusz Badań Klinicznych, Szpital Zachodniochiński, Uniwersytet Sichuan (2024HXFH035). Autorzy pragną podziękować Zhao Wangowi i Yanqiu Gao z Laboratorium Chirurgii Dziecięcej za hodowlę danio pręgowanego związaną z tą pracą. Autorzy pragną również podziękować wszystkim recenzentom, którzy wzięli udział w recenzji, a także firmie MJEditor (www.mjeditor.com) za zapewnienie usług redakcji w języku angielskim podczas przygotowywania tego manuskryptu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Roztwór do dysocjacji komórek Kingera | PlantChemMed | PC-33689 | Roztwór dysocjacji komórek Kingera może być stabilnie przechowywany w temperaturze -20 & stopni; C po zapakowaniu i może być stosowany po rozmrożeniu w niskiej temperaturze (4 ° C). Może być stosowany bezpośrednio do dysocjacji jajników danio pręgowanego. Optymalna temperatura to 28,5 ° C, przez około 2-3 godziny. Czas trwania można dostosować do konkretnych warunków dysocjacji, skrócony lub wydłużony (https://www.plantchemmed.com/chanpin?productNo=PC-33689). |
| Sitka do komórek (100 μ m ) | Mikroskop | 352360 | |
| Zeiss | Axio Zoom.V16 | ||
| Kleszcze | Dumont | #5 | |
| Szklana igła kapilarna | / | / | Stępiona przez spalenie zapalniczką |
| Hoechst | Yesen | 40732ES03 | |
| Końcówki do pipet o niskiej adsorpcji (10 μ l ) | Labsellect | T-0010-LR-R-S | |
| Leibovitz' s L-15 medium medium (z L-glutaminą) | Hyclon | SH30525.01 | |
| Wiadro na lód | / | / | Lodowata woda służy do eutanazji danio pręgowanego |
| Inkubator | WIGGENS | WH-01 | |
| Młodociane ryby | / | / | 5– 6 tygodni po zapłodnieniu, standardowa długość [SL] 10– |
| Naczynie plastikowe 15 mm (35 mm) Mikroskop | SORFA | ||
| Motic | SMZ-161 | ||
| Płytka do hodowli tkankowych (6-dołkowa) | Nożyczki sprężynowe SORFA | 0110006 | |
| Vannas | Fine Science Toosl | #15000-00 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.