Ten protokół opisuje dwufotonową ablację laserową przeprowadzaną na larwach danio pręgowanego, która służy jako model do badania regeneracji kości i efektów odpowiedzi immunologicznej na ablację.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje dwufotonową ablację laserową przeprowadzaną na larwach danio pręgowanego, która służy jako model do badania regeneracji kości i efektów odpowiedzi immunologicznej na ablację.
Danio pręgowany (Danio rerio) ma wyjątkową zdolność do regeneracji różnych organów i przydatków. Regeneracja kości u danio pręgowanego była badana przy użyciu różnych metod, takich jak amputacja płetw, wyrywanie łusek, trepanacja czaszki i podejścia mikroskopowe. Wykorzystując konfokalny skan laserowy wyposażony w laser dwufotonowy, opracowano metodę ablacji laserowej jako paradygmat zmiany chorobowej do ablacji komórek tworzących kości (osteoblastów) w rozwijającej się wieczce larw danio pręgowanego. Opisana tutaj metoda pozwala na ablację komórek w precyzyjny sposób, ponieważ obszar, kształt i głębokość można precyzyjnie regulować. Ponadto metoda ta pozwala na obrazowanie obszaru przed i tuż po ablacji, dzięki czemu można przeanalizować krótkoterminowe skutki urazu. W tym układzie eksperymentalnym badano odpowiedź immunologiczną po ablacji osteoblastów w uszkodzonym obszarze. Po ablacji zaobserwowano wzrost rekrutacji makrofagów, co wskazuje na znaczenie ich obecności podczas regeneracji kości.
Danio pręgowany regeneruje różne organy, takie jak siatkówka, mózg, serce i trzustka1. Ponadto danio pręgowany regeneruje elementy szkieletu, dlatego wykorzystano je do badania regeneracji płetw, łusek i kalwarii (czapek czaszki)2. Do badania regeneracji tkanek i kości wykorzystano różne paradygmaty eksperymentalne, takie jak resekcja płetwy (amputacja), złamanie płetwy, trepanacja czaszki3,4, cryoinjury5,6, lub ablacja genetyczna7,8,9. Ostatnio metody ablacji laserowej są szeroko stosowane u danio pręgowanego do badania reakcji na gojenie i regenerację po urazie10,11,12,13,14.
Ablacja za pośrednictwem lasera była stosowana w różnych dziedzinach badań biologicznych, takich jak mechanobiologia, biologia rozwojowa, badania nad regeneracją i chirurgia nowotworów10,11,12,15,16,17,18,19. Istnieją różne metody ablacji laserowej, takie jak użycie laserów YAG (granat itrowo-aluminiowy), UV (ultrafiolet) lub 2p (dwufotonowe)20. Ablacja laserowa pozwala na usunięcie pojedynczych komórek lub większych fragmentów tkanek w bardzo dokładny sposób, umożliwiając badanie różnych procesów, takich jak odpowiedź układu odpornościowego na ablację guza21 lub podczas regeneracji wieczka danio pręgowanego. W tym ostatnim przykładzie ablacja została potwierdzona przez zanik jądrowego i cytoplazmatycznego sygnału fluoroforowego oraz barwienie martwicą10,22.
Dobrze wiadomo, że wrodzona odpowiedź immunologiczna i jej regulowana kinetyka są niezbędne do prawidłowej regeneracji tkanek. Neutrofile i makrofagi są pierwszymi komórkami, które są rekrutowane do miejsca urazu, gdzie pełnią różne role, takie jak uwalnianie cytokin i czynników wzrostu, usuwanie resztek komórkowych i przebudowa macierzy zewnątrzkomórkowej23. Tę rekrutację i późniejszą funkcjonalizację makrofagów zaobserwowano również u amputowanych płetw danio pręgowanego24 i rozwijającej się wieczka, która została poddana laserowej "nanodysekcji" prowadzącej do ablacji osteoblastów10. W tym ostatnim eksperymencie po laserze UV i ablacji za pośrednictwem lasera dwufotonowego zaobserwowano odzyskanie liczby osteoblastów, prawidłowy rozwój wieczków i rekrutację wrodzonych komórek odpornościowych (neutrofili, makrofagów i komórek podobnych do osteoklastów) do uszkodzonego obszaru><. Eksperymenty na danio pręgowanym, u których układ odpornościowy był farmakologicznie tłumiony przez stosowanie glikokortykosteroidów, wykazały upośledzenie regeneracji po nieprawidłowym rozregulowaniu odporności, co potwierdza funkcjonalną rolę układu odpornościowego w naprawie tkanek3,10,xref"25,26.
Tutaj opisana jest metodologia ablacji za pośrednictwem lasera dwufotonowego do badania biologii regeneracji kości w rozwijających się kościach danio pręgowanego. W szczególności wykazano wpływ podejścia do ablacji osteoblastów w wieczku pod względem odpowiedzi immunologicznej, która jest badana poprzez monitorowanie rekrutacji makrofagów do miejsca ablacji.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół badania został zatwierdzony przez Landesdirektion Sachsen, numery pozwoleń: 25-5131/564/2, DD25-5131/450/4, 25-5131/496/56, DD25.1-5131/354/87. Użyte szczepy rybek danio były utrzymywane zgodnie z prawem krajowym i w ustandaryzowanych warunkach, zgodnie z wcześniejszym opisem27,28. Szczegóły dotyczące wszystkich odczynników i sprzętu użytego w badaniu znajdują się w Tabeli Materiałów.
1. Przygotowanie materiałów i roztworów
2. Hodowla rybek danio i zbieranie embrionów
UWAGA: W niniejszym badaniu wykorzystano podwójnie transgeniczne larwy danio pręgowanego raportujące obecność zdeterminowanych osteoblastów [osterix:nGFP = Tg(Ola.Sp7:NLS-GFP)zf132]29 oraz makrofagów [mpeg:mCherry = Tg(mpeg:mCherry)gl23]30 (Rysunek 1A).
3. Zatapianie larw w agarozy niskotopliwej

Rycina 1: Schematyczna prezentacja procedury zatapiania. (A) Wykorzystano podwójnie transgeniczne larwy zebrafish Tg(osterix:nGFP; mpeg1:mCherry)29,30 z zielono znakowanymi osteoblastami opercula i makrofagami znakowanymi na czerwono. (B) Schemat procedury zatapiania, zgodnie z opisem w kroku 3 protokołu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
4. Obrazowanie larw in vivo i ablacja laserowa
5. Odzyskiwanie larw i obrazowanie w celu monitorowania rekrutacji komórek odpornościowych
6. Analiza obrazu i analiza statystyczna
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ablację laserową przeprowadzono zgodnie z powyższym protokołem. Sygnał GFP osteoblastów w obszarze poddanym ablacji zanikł natychmiast po zabiegu. Aby zbadać odpowiedź organizmu na ablację osteoblastów pod kątem reakcji immunologicznej, wykonano obrazowanie obecności makrofagów w larwach w 6 dpf przed zabiegiem oraz w 6 hpl. Przed ablacją w obszarze operkulum zaobserwowano bardzo niewielką liczbę makrofagów10 (Rycina 2). W 6 hpl stwierdzono silną akumulację makrofagów...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ablacja laserowa znalazła zastosowanie w różnych dyscyplinach badań biologicznych. W szczególności okazał się przydatny jako metoda badania regeneracji tkanek 10,11,12. Na przykład rekrutacja i zmiany fenotypowe wrodzonych komórek odpornościowych zostały niedawno przeanalizowane w czasie za pomocą testów ablacji laserem UV lub laserem dwufotonowym, wraz z regeneracją osteoblastów w miejscu ablacji laserowej10
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez Niemiecką Fundację Badawczą (DFG) Transregio 67 (projekt 387653785), DFG SPP 2084 μBone (projekt KN 1102/2-1) do FK. Prace te były wspierane przez Zakład Mikroskopii Świetlnej (DFG project 413875620), który jest głównym ośrodkiem platformy technologicznej CMCB na Uniwersytecie Technicznym w Dreźnie. Prace na Uniwersytecie Technicznym w Dreźnie były współfinansowane z wpływów podatkowych na podstawie budżetu uzgodnionego przez parlament Saksonii ("Parlament Krajowy").
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Chlorek wapnia dwuwodny, CaCl2· H2O | Carl Roth | 5239.1 | |
| Naczynie do hodowli komórkowych, PS, 100/20 mm | Greiner Bio-one | 664160 | |
| Dumont #55 Foceps | FST | 11295-51 | Kształt końcówki prosty, 11 cm, 0,05 x 0,02 mm |
| Falcon 6-dołkowa płytka | Corning | 353502 | |
| Naczynie mikrodołkowe ze szklanym dnem | MatTek | P35G-1.5-14-C | Talerz 35 mm, szkiełko nakrywkowe nr 1,5, średnica szkła 14 mm, niepowlekany |
| laser wielofotonowy Insight X3 | Spectra-Physics | ||
| Pakiet aplikacji Leica | LAS X, Leica Microsystems | ||
| Agaroza niskotopliwa | Biozyme | 840101 | Biozym Plaque Agaroza |
| Siarczan magnezu siedmiowodny, MgSO4· 7H2O | Sigma-Aldrich | M5921 | |
| Klatki godowe | wiele odmian, np. Tecniplast | ||
| Methyleneblue | Carl Roth | A514.1 | |
| MS-222 | SIGMA Aldrich | A5040 | |
| Chlorek potasu, KCl | PanReac AppliChem | 131494 | |
| Chlorek sodu, NaCl | Carl Roth | 3957.1 | |
| SP8 SOKÓŁ | Leica Microsystems | Wyposażony w wielofotonowy laser Insight X3 i oprogramowanie Leica Application Suite | |
| Igła preparcyjna ze stali nierdzewnej | Bochem | 12010 | 140 mm |
| Mikroskop stereoskopowy SZX16 | Olympus | Wyposażony w podstawę podświetlającą LED SZX2-ILLTQ | |
| Szafy termostatyczne TS - WTW | ksylem | TS 608/2-i | Do inkubacji (zarodka) |
| Transfer pipeta, 3,5 ml | SARSTEDT | 861171 | 155 x 15 mm, LD-PE, przezroczysta |
| Zeiss SteREO Discovery.V12 wersja 4.7.1.0. | Zeiss | wyposażony w kamerę Axiocam MRm i oprogramowanie AxioVision |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.