Паттерн экспрессии конкретного гена является важной частью информации для определения потенциальной роли этого гена в развитии конкретного органа или типа клеток. Проще говоря, если она не выражена в нужное время и в нужном месте, она вряд ли сыграет ключевую роль. У Xenopus, как и у большинства ранних эмбрионов, наиболее часто используемым анализом для определения экспрессии гена является полная гибридизация in situ с использованием меченых зондов антисмысловой РНК. Использование окрашивания антител для оценки экспрессии гена в Xenopus становится все более распространенным, поскольку исследователи обнаруживают антитела, обычно выращиваемые против белков млекопитающих, которые перекрестно реагируют на гомолог Xenopus или генерируют свои собственные 1-3. Тем не менее, в подавляющем большинстве исследований органогенеза Xenopus до сих пор используются зонды антисмысловой РНК. При использовании антител каждое отдельное антитело часто требует оптимизации для первичной концентрации антитела или протоколов фиксации. В отличие от этого, протокол для гибридизаций in situ по существу инвариантен для различных зондов. Основная концепция относительно проста, и отличный стандартный протокол хорошо зарекомендовал себя 4. Наш протокол представляет собой усовершенствованную версию оригинального протокола 4, который по-прежнему обеспечивает превосходное обнаружение паттернов экспрессии генов на ранних стадиях развития эмбриона. Эмбрионы фиксируют, а затем подготавливают к гибридизации путем изменения растворов и температур таким образом, чтобы обеспечить высокую жесткость связывания меченого зонда антисмысловой РНК с его целевой мРНК. Несвязанный зонд промывается, и эмбрионы затем подготавливаются к связыванию антитела с меткой на РНК-зондах. Затем избыток антител смывается, и с помощью ферментативной цветной реакции локализуется место связывания РНК-зонда в эмбрионе. В настоящее время существует ряд трансгенных линий Xenopus, которые стимулируют экспрессию флуоресцентных белков в определенных тканях, и они доступны в центрах хранения Xenopus, таких как Национальный ресурс Xenopus в Вудс-Хоул. Несмотря на то, что этот вариант очень полезен для многих экспериментов, требующих изучения органогенеза у живых эмбрионов, он требует отдельного жилья для трансгенных линий.
Гибридизация in situ может четко определить, где будут формироваться конкретные органы или типы клеток на ранних стадиях развития эмбриона (Рисунок 1). Метод удивительно чувствителен, учитывая, что можно обнаружить экспрессию генов в небольшом числе клеток в одном эмбрионе. Однако гибридизация in situ с использованием интенсивности колориметрического окрашивания не считается количественно поддающейся количественной оценке, поскольку цветовая реакция не является линейной. Несмотря на трудности количественной оценки интенсивности окрашивания, изменения в выражении часто весьма заметны; В частности, когда гибридизация in situ показывает количественное увеличение или уменьшение размера доменов экспрессии 6,7.
Явные преимущества гибридизации in situ делают ее критически важным анализом при изучении раннего развития. Тем не менее, это трудоемкий процесс, требующий множества шагов в течение нескольких дней. Этот протокол представляет собой упрощенную версию стандартного протокола, которая исключает несколько этапов без снижения качества результата in situ. Упрощение также устраняет источники изменчивости, облегчая устранение неполадок, если гибридизация in situ не является оптимальной. В частности, мы исключили использование протеиназы К и РНКазы лечения эмбриона, двух этапов, которые могут зависеть от качества реагента, а также могут снизить интенсивность сигнала при чрезмерном усердии. Протокол также обеспечивает некоторую экономию средств за счет отказа от использования нескольких реагентов. Наконец, этот протокол также предоставляет некоторые простые рекомендации для улучшения получения изображений результатов гибридизации in situ. Хотя этот протокол оптимизирован для работы в эмбрионах Xenopus, вполне вероятно, что по крайней мере некоторые упрощения будут применимы к работе по гибридизации in situ в других эмбриональных системах.